JP7304884B2 - シロキサン系ゲル接着剤 - Google Patents

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Description

本開示は、医療用途に有用なテープ及び他の医療用物品などの接着剤物品を形成するために使用され得るシロキサン系ゲルに関する。
広範囲の接着剤物品が医療用途で使用されている。これらの接着剤物品としては、電極及び他の感知デバイスを患者の皮膚に取り付けるために使用されるゲル、医療デバイスを患者に固定するための広範囲のテープ、並びに創傷を被覆及び保護するために使用される接着ドレッシング材が挙げられる。
接着剤物品の多くは、感圧接着剤を使用する。感圧接着剤は、室温で、(1)強力かつ持続的な粘着力、(2)指圧以下の圧力による接着、(3)被着体上に保持するための十分な能力、及び(4)被着体からきれいに除去できる程度の凝集力、を含む特定の特性を有することが当業者に周知である。感圧接着剤として十分に機能を果たすことがわかっている材料は、粘着力、剥離接着力、及び剪断強度の望ましいバランスをもたらすのに必要な粘弾特性を示すように設計され配合されたポリマーである。感圧接着剤の調製に最も一般的に用いられるポリマーは、天然ゴム、合成ゴム(例えば、スチレン/ブタジエンコポリマー(SBR)及びスチレン/イソプレン/スチレン(SIS)ブロックコポリマー)、種々の(メタ)アクリレート(例えば、アクリレート及びメタクリレート)コポリマー、及びシリコーンである。
医療用途のために接着剤物品を使用する1つの問題は、接着剤物品の除去により皮膚に外傷がもたらされる可能性があることである。これは、乳児及び高齢者などの敏感な皮膚を有する患者において特に厄介であり、長期間にわたって接着剤物品が繰り返し付着され除去される慢性患者において深刻になり得る。
接着剤物品によるこの問題を軽減するために、種々の試みがなされてきた。特に、ヘルスケアの専門家は、皮膚外傷を軽減するために除去技術を利用する。皮膚への外傷を軽減する1つの方法は、皮膚が引っ張られることを回避するために、高角度でゆっくりと剥離することによって接着剤物品を除去することである。外傷を軽減する別の方法は、接着剤物品が伸縮性である場合、(できるだけ角度が0°に近くなるように)真っ直ぐに引き、皮膚からの接着剤層の引っ張り剥離を誘発することである。また、接着剤物品の製造では、皮膚への接着を低減することによって皮膚外傷を軽減する物品が開発されてきた。除去されたときに皮膚細胞を著しく剥ぎ取らない、いわゆる「皮膚に優しい接着剤」が開発されてきた。
皮膚に優しい接着剤を使用する様々な皮膚に優しい物品及びドレッシング材が記載されてきた。皮膚に優しい接着剤が、米国特許出願公開第2011/0212325号(Determanら)に記載されており、そこで、非官能性ポリジオルガノシロキサン又は官能性ポリジオルガノシロキサンのいずれかを使用し得る電子線及びガンマ線架橋シリコーンゲル接着剤が記載されている。米国特許第4,838,253号(Brassingtonら)には、シリコーンゲル被覆ドレッシング材が記載されている。米国特許第6,051,747号(Lindqvistら)には、発泡体ドレッシング材が疎水性ゲルの層でコーティングされている、発泡体吸収性ドレッシング材が記載されている。また、米国特許第5,891,076号(Fabo)は、使用者の皮膚に当たるドレッシング材のその側にシリコーンゲルと、柔軟なキャリアシートであって、キャリアの両側でゲルが連続層を形成するようにシリコーンゲル内に組み込まれた柔軟なキャリアシートとを含む肥厚性瘢痕ドレッシング材を記載しており、米国特許出願公開第2010/0331785号(Faboら)は、皮膚に接着することを意図した側に皮膚に優しい接着剤でコーティングされた液体不透過性フィルム層を含むドレッシング材を記載している。
本開示は、医療用途に有用なテープ及び他の医療用物品などの接着剤物品を形成するために使用され得るシロキサン系ゲルに関する。シロキサン系ゲルを含む物品、及び物品を調製する方法も開示される。
いくつかの実施形態では、ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含む。ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、26~80重量%のゲル接着剤組成物を構成する。いくつかの実施形態では、抽出可能なポリマー流体は、シロキサン流体を含む。多くの実施形態では、ゲル接着剤組成物は、シロキサン粘着付与樹脂を更に含む。
ゲル接着剤物品も開示される。いくつかの実施形態では、ゲル接着剤物品は、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材と、基材の第1の主表面の少なくとも一部上に配置されたゲル接着剤組成物と、を含む。ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含み、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する。いくつかの実施形態では、ゲル接着剤組成物は、シロキサン粘着付与樹脂を更に含む。物品は、一連の望ましい特性を有する。いくつかの実施形態では、ゲル接着剤物品は、少なくとも10.0ニュートン/デシメートルのステンレス鋼に対する180°剥離接着力値を有する。いくつかの実施形態では、ゲル接着剤組成物は、100グラム/インチより大きい皮膚剥離接着力値を有する。いくつかの実施形態では、ゲル接着剤組成物は、1ミリリットルあたり10マイクログラム以下のBCA値を有する。
本開示の物品の他の実施形態では、ゲル接着剤物品は、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材と、基材の第1の主表面の少なくとも一部上に、25マイクロメートル~102マイクロメートルの厚さで配置されたゲル接着剤組成物と、を含む。ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、ポリマー流体であって、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する、ポリマー流体と、少なくとも1つのシロキサン粘着付与樹脂と、を含む。ゲル接着剤物品は、少なくとも10.0ニュートン/デシメートルのステンレス鋼に対する180°剥離接着力値、及び100グラム/インチより大きい皮膚剥離接着力値を有する。
本開示はまた、ゲル接着剤物品を調製するための方法を含む。いくつかの実施形態では、ゲル接着剤物品を調製する方法は、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材を準備することと、ゲル接着剤前駆体組成物を準備することであって、ゲル接着剤前駆体組成物は架橋すると上記のゲル接着剤組成物を含む、ことと、ゲル接着剤前駆体組成物を基材の第1の主表面の少なくとも一部に配置することと、ゲル接着剤前駆体組成物を架橋することと、を含む。いくつかの実施形態では、ゲル接着剤前駆体組成物を準備することは、少なくとも1つの熱硬化性シロキサン、任意に、少なくとも1つの熱硬化性架橋剤、少なくとも1つの非反応性シロキサン流体、及び少なくとも1つの熱触媒、を含む反応混合物を調製することと、反応混合物を熱硬化させることと、を含む。この実施形態は、架橋することを更に含んでもよく、架橋することは、熱硬化した反応混合物を電子線硬化させることを含む。他の実施形態では、ゲル接着剤前駆体組成物は、少なくとも1つの非反応性シロキサン流体を含み、架橋することは電子線硬化させることを含む。
医療産業における接着剤製品の使用は、長年普及しており、増加している。しかし、接着剤及び接着剤物品は、それ自体が医療用途に非常に有用であることが示されている一方、接着剤及び接着剤物品の使用において問題もある。医療用接着剤関連皮膚損傷(Medical adhesive-related skin injury、MARSI)は、患者の安全に大きな悪影響を及ぼす。医療用接着剤の使用に関連した皮膚損傷は、全てのケア環境及び全ての年齢群にわたって発生する、一般的であるが見過ごされやすい合併症である。更に、皮膚の損傷の治療は、サービスの提供、時間、並びに追加の治療及び供給の点で費用がかかる。
皮膚の損傷は、皮膚の表面層が医療用接着剤製品と一緒に除去される場合に発生し、これは、皮膚の完全性に影響を与えるだけでなく、痛み及び感染のリスクを引き起こし、創傷の大きさを増大させ、治癒を遅らせる可能性があり、その全てが患者の生活の質を低下させる。
医療用接着テープは、感圧接着剤及び接着剤のキャリアとして機能するバッキングとして単純に定義することができる。米国食品医薬品局は、医療用接着テープ又は絆創膏を、「片側が接着剤でコーティングされた、布地材料又はプラスチック片からなる医療目的のために意図されたデバイスであって、これには消毒剤を含まない外科用ドレッシング材パッドが含まれ得る。このデバイスは、創傷を被覆し保護するために、創傷の皮膚縁部を一緒に保持するために、身体の負傷部分を支えるために、又は物体を皮膚に固定するために使用される。」としてより具体的に定義している。
MARSIの病態生理は、部分的にしか理解されていない。接着剤の皮膚への付着が皮膚細胞の皮膚細胞への付着よりも強い場合に、皮膚損傷が起こる。接着強度が皮膚細胞の皮膚細胞相互作用に対する強度を超えると、皮膚細胞層内で凝集破壊が生じる。
次いで、接着剤製品の全ての成分の固有特性は、MARSIにつながり得るこれらの要因に対処するために考慮されなければならない。考慮される接着剤の特性としては、経時的な凝集性及び対応する接着強度が挙げられ、テープ/バッキング/ドレッシング材の特性としては、通気性、伸張性、順応性、柔軟性、及び強度が挙げられる。
医療用途における接着剤の広範な使用は、皮膚に優しい接着剤及び接着剤物品の開発につながっている。これらの接着剤には、感圧接着剤もあれば、ゲル接着剤もある。皮膚に接着するためのシリコーン感圧接着剤を含む感圧接着剤の適用は、当該技術分野において既知であり、多くの例が市販されている。しかし、一部の感圧接着剤には、皮膚への接着の使用を制限する問題がある。例えば、皮膚への表面接着力が高すぎる感圧接着剤を除去するときに、皮膚の損傷が生じる場合がある。あるいは、皮膚への表面接着力が低い場合、感圧接着剤は、有用である程度の保持力を欠いている場合がある。更に、皮膚と比較して比較的堅いか、又は適合しない一部の感圧接着剤は、典型的には、使用中にかなりの患者の不快感をもたらす。また、皮膚への剥離接着力が低いと測定された接着剤であっても、例えば、接着剤が毛髪の周囲に表面付着した場合は、除去中に不快感を引き起こすことがある。
医療用途で使用される別の部類の接着剤は、シリコーンゲルである。本明細書で使用するとき、「シロキサン」及び「シリコーン」という用語は、互換的に使用される。シロキサンという用語は、一般的な用法ではシリコーンに取って代わるものであるが、両方の用語が当該技術分野において使用される。シリコーンゲル(架橋ポリジメチルシロキサン(poly dimethylsiloxane「PDMS」))材料は誘電性充填剤、振動ダンパー、及び、瘢痕組織治癒を促進するための医療療法に使用されてきた。市販のシリコーンゲルは、比較的高濃度の流体(液体)を含む軟質で粘着性の弾性材料である。シリコーンゲルは、典型的には、シリコーン感圧接着剤よりも軟質であり、皮膚に接着させ、皮膚から除去する際の不快感が低下する。除去するときの皮膚外傷性が低いことと、装着時の皮膚への刺激が少ないこととが組み合わさって、シリコーンゲルが皮膚に優しい接着剤用途に好適なものとなる。
市販のシリコーンゲル接着剤系の例としては、商品名Dow Corning MG 7-9850、WACKER 2130、BLUESTAR 4317及び4320、並びにNUSIL 6345及び6350で市販されている製品が挙げられる。これらの皮膚に優しい接着剤は、ヒドロシリル化触媒(例えば、プラチナ錯体)の存在下で、ビニル末端PDMSと水素末端PDMSとの間の付加硬化反応によって形成される。ビニル含有PDMS鎖及び水素含有PDMS鎖は、それらの特定の硬化性化学部分のため、「官能化」シリコーンと呼ばれる。個別には、このような官能性シリコーンは、一般に反応性ではないが、これらは一緒になって反応性シリコーン系を形成する。一般に、無溶媒である必要性、所望の配合寿命、及び硬化反応の反応速度論などの処理要件により、これらの反応性シロキサン系では、典型的には、低粘度で、したがって低分子量を有する官能性PDMS流体を使用する。更に、シリコーン樹脂(「シリケート樹脂」と呼ばれることもある粘着付与剤)及び複数の水素官能基を有するPDMS(架橋剤)を配合して、ゲルの接着特性を改変することができる。
これらのタイプの材料の使用には、欠点がある。例えば、これらには、特殊な「官能化」シリコーン材料を使用することが必要となる。また、これらには、典型的には触媒、多くの場合、白金又はパラジウム触媒などの重金属含有触媒を使用することが必要となる。これらの触媒は高価であり、硬化組成物中に重金属含有残留物を残す。そのようなシリコーン材料の触媒促進硬化の代替となるものは、フリーラジカル重合を使用してシリコーン感圧接着剤又はゲル配合物を硬化又は架橋することである。これらの重合には、例えば、有機過酸化物の高温分解などの、フリーラジカル源による開始が必要となる。しかし、有機過酸化物は不安定で、更には爆発性である可能性があり、したがって望ましくない可能性がある。また、これらの硬化材料は、皮膚に優しくなり得るが、一般に、接着保持力が低く、皮膚接着力が低い。低い皮膚接着力及び低い接着保持力は、多くの場合、皮膚外傷性が低い接着剤を達成するためにトレードオフとなる。
最近、望ましくない触媒又は開始剤の残留物を生成することなく室温で硬化し架橋するシロキサン系ゲル接着剤及びシーラントが調製されており、これらは特殊な官能化出発材料を必要とせず、むしろシラノール官能性シロキサン材料又は反応性官能基を有していないシロキサン材料のいずれかから調製されている。これらのシロキサン系ゲル組成物は、シラノール官能性材料の場合は、縮合反応によって、又は任意の反応性官能基を有していないシロキサン材料の場合は、電子線(eビーム)又はガンマ線に曝露することによるフリーラジカルの生成によって形成することができる。縮合反応では、2つのシラノール基(すなわち、末端-SiOH基)が縮合して-Si-O-Si-結合を形成し、水(HO)の分子を形成する。
これらのシロキサン系ゲル接着剤及びシーラントは、ポリシロキサンネットワークのガラス転移温度(Tg)及び弾性率が非常に低いため、優れた湿潤特性及び流動特性を有し、ゲル接着剤内の機械的インターロック及びエネルギー散逸により、粗い皮膚表面上でその接着保持力を達成する。更に、シリコーンゲルの表面接着力が低いため、皮膚に装着している間、接着剤が毛髪又は皮膚の細胞にしっかりと付着するのを防ぎ、除去中に痛むケースを更に低減する。これにより、除去するときに皮膚の外傷が最小限~皆無になる。
したがって、医療用途における感圧接着剤の使用には、感圧接着剤が、多種多様な基材(例えば、皮膚、並びにチューブ、ドレープ、テープバッキング材、及び類似の物)に対する良好な接着力を有することができるが、皮膚損傷を引き起こす可能性があるため、問題がある。一方、ゲル接着剤は、皮膚外傷性が望ましく低い可能性があるが、これらの接着剤はまた、皮膚並びに、チューブ、ドレープ、テープバッキング及び類似の物などの他の基材のどちらに対しても接着力が低い。したがって、皮膚損傷を引き起こすことなく広範囲の基材に対して高い接着力を有する医療用途に好適な接着剤が依然として必要とされている。
本開示は、ゲル接着剤組成物、ゲル接着剤物品、及びゲル接着剤物品の作製方法を含む。ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含み、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する。いくつかの実施形態では、ゲル接着剤組成物は、シロキサン粘着付与樹脂を更に含む。
また、ゲル接着剤物品も本明細書に開示される。いくつかの実施形態では、ゲル接着剤物品は、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材と、基材の第1の主表面の少なくとも一部上に配置されたゲル接着剤組成物と、を含み、ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含み、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する。いくつかの実施形態では、ゲル接着剤組成物は、少なくとも1つのシロキサン粘着付与樹脂を更に含む。他の実施形態では、ゲル接着剤物品は、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材と、基材の第1の主表面の少なくとも一部上に、10マイクロメートル~152マイクロメートルの厚さで配置されたゲル接着剤組成物と、を含み、ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、ポリマー流体であって、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する、ポリマー流体と、少なくとも1つのシロキサン粘着付与樹脂と、を含む。ゲル接着剤物品は、少なくとも10.0ニュートン/デシメートルのステンレス鋼に対する180°剥離接着力値、及び100グラム/インチより大きい皮膚剥離接着力値を有する。
ゲル接着剤物品を調製する方法は、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材を準備することと、ゲル接着剤組成物を準備することと、ゲル接着剤組成物を基材の第1の主表面の少なくとも一部上に配置することと、を含む。ゲル接着剤組成物については、上述したとおりである。
別途指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で用いる構造寸法、量、及び物理的特性を表す全ての数は、全ての場合において、用語「約」によって修飾されていると理解するものとする。したがって、特に反対の指示がない限り、上記明細書及び添付の特許請求の範囲に記載されている数値パラメータは、本明細書で開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。端点による数値範囲の記載には、その範囲内に包含される全ての数(例えば、1~5は、1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、及び5を含む)及びその範囲内の任意の範囲が含まれる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、内容が別途明示していない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。例えば、「層」は、1つ又は2つ以上の層を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「又は」という用語は、内容が別途明示していない限り、「及び/又は」を含む意味で通常用いられる。
本明細書において使用される場合、「接着剤」という用語は、2つの被着体を一緒に接着するのに有用なポリマー組成物を指す。接着剤の例は、感圧接着剤及びゲル接着剤である。
感圧接着剤組成物は、以下の、(1)強力かつ持続的な粘着力、(2)指圧以下の圧力による接着、(3)2つの被着体を一緒に保持するのに十分な能力、並びに(4)被着体からきれいに除去できる程度の凝集力を含む特性を保有することが、当業者には周知である。感圧接着剤として十分に機能することがわかっている材料は、所望のバランスの粘着力、剥離接着力、及び剪断保持力をもたらすのに必要な粘弾性特性を呈するように設計かつ配合されたポリマーである。特性の適正なバランスを得ることは、単純なプロセスではない。
本明細書で使用するとき、「ゲル接着剤」という用語は、1つ以上の基材に接着することができる液体又は流体を含有する、粘着性の半固体架橋マトリックスを指す。本明細書で使用される流体は、流動する材料を指し、液体だけでなくガムも含む。ゲル接着剤は、感圧接着剤と共通していくつかの特性を有し得るが、感圧接着剤ではない。
本明細書で使用される「シロキサン又はシロキサン系」という用語は、ジアルキル又はジアリールシロキサン(-SiRO-)の繰り返し単位を有する単位を含有するポリマーを指す。シロキサン系ポリマーは、分割されたコポリマー又はポリシロキサンポリマーであってもよい。シリコーン及びシロキサンという用語は、互換的に用いられる。
官能基を指す場合、「不飽和」という用語は、炭素-炭素多重結合、典型的には炭素-炭素二重結合を指す。不飽和二重結合が末端基である場合、それは一般にエチレン性不飽和基と呼ばれ、一般構造-CH=CHを有する。エチレン性不飽和基は、「フリーラジカル重合性基」と呼ばれる場合もある。不飽和基の例は、ビニル基及び(メタ)アクリレート基である。
「(メタ)アクリレート」という用語は、アルコールのアクリル系エステル又はメタクリル系エステルのモノマーを指す。アクリレート及びメタクリレートモノマー又はオリゴマーは、本明細書で「(メタ)アクリレート」と総称される。「(メタ)アクリレート官能性」と呼ばれる材料は、1つ以上の(メタ)アクリレート基を含有する材料である。
本明細書で使用される「硬化」という用語は、分子内に存在するか、又は活性化メカニズムによって生成されるかいずれかの反応性基が反応して高分子量分子を形成する重合反応を指す。この反応は、架橋を伴っていても伴わなくてもよい。「架橋」という用語は、ポリマーマトリックスを形成する反応であって、マトリックスの全ての成分が一緒に結合し、したがってマトリックス内に含まれる成分がいずれも抽出されない、反応を指す。ポリマー技術では、「硬化」及び「架橋」という用語は互換的に使用されるが、全ての硬化反応が架橋を伴うわけではないことに注意すべきである。
本明細書で使用するとき、「ポリマー」という用語は、ホモポリマー又はコポリマーである巨大分子を指す。本明細書で使用するとき、「ホモポリマー」という用語は、1つのモノマーの反応生成物であるポリマー材料を指し、「コポリマー」という用語は、少なくとも2つの異なるモノマーの反応生成物であるポリマー材料を指す。
「アルキル」という用語は、飽和炭化水素であるアルカンのラジカルである一価の基を指す。アルキルは、直鎖状、分岐鎖状、環状、又はこれらの組み合わせであってもよく、典型的には、1~20個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態では、アルキル基は、1~18個、1~12個、1~10個、1~8個、1~6個、又は1~4個の炭素原子を含有する。アルキル基の例としては、限定されるものではないが、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル、シクロヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、及びエチルヘキシルが挙げられる。本明細書では、単純なアルキル基を、メチル=Me、エチル=Et、n-プロピル=Prと略記する。
「アリール」という用語は、芳香族及び炭素環である一価の基を指す。アリールは、芳香環に接続している又は縮合している、1~5個の環を有し得る。その他の環状構造は、芳香族、非芳香族、又はこれらの組み合わせであってもよい。アリール基の例としては、限定されるものではないが、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、アントリル、ナフチル、アセナフチル、アントラキノニル、フェナントリル、アントラセニル、ピレニル、ペリレニル、及びフルオレニルが挙げられる。単純なアリール基フェニルを、本明細書ではPhと略記する。
「アルコキシ」という用語は、式-OR(式中、Rはアルキル基である)の一価の基を指す。「アリールオキシ」という用語は、式-OR(式中、Rはアリール基である)の一価の基を指す。
「アルキレン」という用語は、アルカンのラジカルである二価の基を指す。アルキレンは、直鎖状、分岐鎖状、環状、又はこれらの組み合わせであってもよい。アルキレンは、多くの場合、1~20個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態では、アルキレンは、1~18個、1~12個、1~10個、1~8個、1~6個、又は1~4個の炭素原子を含有する。アルキレンのラジカル中心は、同一の炭素原子上にあってもよく(すなわち、アルキリデン)、又は異なる炭素原子上にあってもよい。
「ヘテロアルキレン」という用語は、チオ、オキシ、又は-NR-(式中、Rはアルキルである)によって接続された、少なくとも2つのアルキレン基を含む、二価の基を指す。ヘテロアルキレンは、直鎖状であるか、分岐鎖状であるか、環状であるか、アルキル基によって置換されているか、又はこれらの組み合わせであってもよい。一部のヘテロアルキレンは、ヘテロ原子が酸素であるポリオキシアルキレン、例えば、-CHCH(OCHCHOCHCH-などである。
用語「アリーレン」は、炭素環でありかつ芳香族である二価の基を指す。この基は、接続しているか、縮合しているか、又はこれらの組み合わせである、1~5個の環を有する。その他の環は、芳香族、非芳香族、又はこれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、アリーレン基は、最大5個の環、最大4個の環、最大3個の環、最大2個の環、又は1個の芳香環を有する。例えば、アリーレン基は、フェニレンであってもよい。
用語「アラルキレン」は、式、-R-Ar-[式中、Rはアルキレンであり、Arはアリーレンである(すなわち、アルキレンがアリーレンに結合している)。]の二価の基を指す。
「縮合性末端基」という用語は、一般式:-SiR(OX)(式中、Rはアルキル基であり、XはH又はR基である)の一価の自己反応性末端基を指す。
ゲル接着剤組成物が、本明細書に開示される。ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含み、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する。ゲル接着剤組成物はまた、少なくとも1つのシロキサン粘着付与樹脂を含んでもよい。
上述したように、本開示は、「皮膚に優しい」と記載されるゲル接着剤中に存在する皮膚外傷性が低いという望ましい特性を犠牲にすることなく、典型的にゲル接着剤で見られるよりも高い接着力を有するゲル接着剤組成物に関する。本ゲル接着剤は、ゲル接着剤であり、感圧接着剤ではない。ゲル接着剤は、架橋ポリマーマトリックスと、流体と、を含む。理論に束縛されるものではないが、驚くべきことに、ゲル接着剤組成物の流体成分が特徴の組み合わせを有する場合、得られるゲル接着剤組成物は、ゲル接着剤組成物が高接着力及び低皮膚外傷性という所望の特性を示すことが可能になる組成及び構造を有することが見出された。これらの特徴としては、流体が抽出可能なポリマー流体であること、抽出可能流体がゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成すること、及び抽出可能流体が275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有することが挙げられる。
広範囲の架橋ポリマーシロキサンマトリックスは、ゲル接着剤組成物中での使用に好適である。マトリックスは、様々な方法で調製することができる。架橋ポリマーシロキサンマトリックスは、熱硬化、縮合硬化、放射線硬化、又はこれらの組み合わせによって調製することができる。
熱硬化の例としては、過酸化物硬化及びヒドロシリル化が挙げられる。過酸化物硬化では、過酸化物開始剤を未架橋シロキサン組成物に添加する。過酸化物は加熱すると分解してラジカルを形成し、シロキサンと反応してポリマーラジカルを形成する。ポリマーラジカルは、結合して架橋を形成する。置換又は非置換アルキル基又はアリール基を含有する過酸化ジアシル及びペルオキシエステルなどの多種多様な過酸化物が好適であることが見出されている。シロキサンがビニル基を含有する場合、架橋反応は一般にはるかに容易であり、「ビニル特異的過酸化物」と呼ばれる部類の過酸化物を使用して、これらの材料を架橋することができる。ビニル特異的過酸化物の例としては、過酸化ジアラルキル、過酸化アルキルアラルキル、及び過酸化ジアルキルが挙げられる。したがって、過酸化物硬化は、非官能性シロキサン材料又はビニル官能性シロキサン材料のいずれかを用いて達成することができる。
ヒドロシリル化は、触媒ヒドロシリル化とも呼ばれ、不飽和結合に対するSi-H結合の付加を表す。ヒドロシリル化を硬化に使用する場合、通常、Si-H結合と不飽和結合の両方が、シロキサン分子の、同じ分子上又は異なる分子上のいずれかに存在する。ヒドロシリル化反応は、典型的には白金触媒により触媒され、一般に、熱を加えて硬化反応をもたらす。この反応では、Si-Hが二重結合に対して付加されて、新しいC-H結合及びSi-C結合を形成する。このプロセスは、例えば、国際公開第2000/068336号(Koら)、及び国際公開第2004/111151号、及び国際公開第2006/003853号(Nakamura)に記載されている。
別の硬化方法は、縮合硬化である。2つの関連する反応タイプが、縮合反応として挙げられる。1番目は、縮合反応自体であり、2番目は、湿気硬化であり、これは2段階縮合硬化反応である。これら2つの縮合反応間の違いは、使用される出発材料である。縮合反応では、シラノール基(-SiOH)が反応物質中に存在するが、一方、湿気硬化反応では、反応性基は、水と反応してシラノール基を形成する前駆体基である。次いで、これらの形成されたシラノール基は、縮合反応を受ける。
縮合反応は、2つのシラノール基の反応を伴い、-Si-O-Si-結合及び水の分子を形成する。前述のように、反応物質がシラノール基を含有する場合、この縮合反応は進行して、硬化マトリックスを形成する。湿気硬化反応では、反応物質は、シラノールの前駆体で、典型的にはアルコキシシラン又はアリールオキシシラン(-SiOR)である。これらの前駆体基は、水(空気中の水分など)と反応して、シラノール基及びアルコール分子を形成する。次いで、形成されたシラノール基は、縮合によって反応して-Si-O-Si-結合を形成する。このシーケンスを、以下の反応スキーム1にまとめている。
Figure 0007304884000001
この反応スキームにおいて、第1の段階は、前駆体と水との反応でシラノール基を形成し(加水分解反応)、第2の段階は縮合反応である。典型的には、湿気硬化反応は、触媒によって促進される。この湿気硬化反応に好適な硬化触媒の例としては、アルキルスズ誘導体(例えば、Air Products and Chemicals,Inc.of Allentown、Pa.から、「T-series Catalysts」として市販されている、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、及びジブチルスズジオクタノエート)、及びチタン酸アルキル(例えば、DuPontから商品名「TYZOR」で市販されているテトライソブチルオルトチタネート、チタンアセチルアセトネート、及びアセト酢酸エステルチタネート(acetoacetic ester titanate))が挙げられる。湿気硬化反応に有用な他の触媒としては、酸、無水物、及びその低級アルキルアンモニウム塩が挙げられ、トリクロロ酢酸、シアノ酢酸、マロン酸、ニトロ酢酸、ジクロロ酢酸、ジフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸無水物、ジクロロ酢酸無水物、ジフルオロ酢酸無水物、トリエチルアンモニウムトリクロロアセテート、トリメチルアンモニウムトリクロロアセテート、及びこれらの混合物からなる群から選択されるものが含まれるが、これらに限定されない。
本開示の架橋ポリマーマトリックスを形成するための特に好適な硬化機構は、放射線硬化である。様々な放射線源、特にUV(紫外線)、Eビーム(電子線)、及びガンマ線放射が好適である。Eビーム及びガンマ線放射の利点は、非官能性シロキサン材料がこのように硬化性であり、例えば国際公開第2010/056541号及び同第2010/056543号(Liuら)に記載されているように、開始剤又は触媒を必要としないことである。更に、所望の架橋レベルは、使用されるEビーム又はガンマ線放射のレベルを制御することによって制御することができる。Eビーム又はガンマ線放射を使用して、非架橋シロキサンポリマー層に架橋を形成することもできる。例えば、二官能性シラノール材料を硬化させて高分子量直鎖状ポリマーを含有するポリマー層を形成することができ、次いで、この層をEビーム又はガンマ線放射に曝露して、高分子量直鎖状ポリマーを架橋して架橋マトリックスを形成することができる。
UV硬化は、別のタイプの放射線硬化であり、UV光が反応性組成物中に含まれるUV感受性触媒又は開始剤を誘発して硬化反応を開始する。UV硬化の例としては、UVフリーラジカル硬化が挙げられ、UV感受性フリーラジカル開始剤が硬化性組成物中に存在し、米国特許第5,091,483号(Mazurekら)に記載されているように、反応性PDMS上にフリーラジカル重合性基が存在する。UV照射は、硬化反応を開始するフリーラジカルを形成するフリーラジカル開始剤を活性化するために使用される。典型的には、フリーラジカル重合性基は、エチレン性不飽和である。好適なエチレン性不飽和シロキサンの例としては、(メタ)アクリレート官能性シロキサン及び/又はビニル官能性シロキサン又はアリル官能性シロキサンが挙げられる。(メタ)アクリレート官能性シロキサンは、例えば、アミン官能性シロキサンとイソシアネート官能性(メタ)アクリレートとの反応によって調製することができる。いくつかの実施形態では、エチレン性不飽和シロキサンは、追加のフリーラジカル重合モノマーと共重合される。フリーラジカル重合は、様々な異なるタイプのフリーラジカル開始剤を使用して、様々な条件下で行うことができる。光開始剤は、米国特許第5,514,730号(Mazurek)に記載されているように、特に好適であることが見出されている。カチオン硬化は、UV硬化の別の例であり、例えば、米国特許第6,610,760号(Eckbergら)に記載されているように、ヨードニウム光触媒が硬化組成物中に存在し、カチオン反応性エポキシ基が反応性PDMS上に存在する。UV硬化の別の例は、UV誘発ラジカルカップリングであり、国際公開第2014/074336号(Chatterjeeら)に記載されているように、UV誘発性水素引き抜き触媒、例えばトリアジンが、硬化組成物中に存在する。これらのUV硬化機構はそれぞれ、特定の反応タイプのPDMS(フリーラジカル重合性PDMS若しくはエポキシ官能性PDMS)又はトリアジンのような水素引き抜き触媒の使用のいずれかを利用して、硬化をもたらす。
上記のように、広範囲の硬化反応を使用して、本開示のゲル接着剤組成物の架橋シロキサンマトリックスを生成することができる。可能な硬化反応におけるこの柔軟性のため、架橋マトリックスを形成するために使用される硬化反応又は硬化反応の組み合わせに応じて、広範囲の材料を使用して、架橋シロキサンマトリックスを調製することができる。熱硬化を使用する用途では、架橋シロキサンマトリックスを形成するのに使用される材料は、過酸化物硬化が使用される場合には非官能性若しくはビニル官能性のいずれかであり得、又はヒドロシリル化硬化が使用される場合にはビニル官能性とシリルヒドリド官能性との組み合わせであり得る。縮合硬化が使用される場合、使用される材料は、ヒドロキシル官能性(縮合硬化用)又はアルコキシ官能性若しくはアリールオキシ官能性(湿気硬化用)のいずれかである。放射線硬化が使用される場合、材料は、エチレン性不飽和若しくはエポキシ官能性(UV開始硬化用)又はヒドロキシル官能性若しくは非官能性(Eビーム、ガンマ線、又はUV開始水素引き抜き硬化用)のいずれかである。
多種多様なシロキサン材料が、本開示の架橋シロキサンマトリックスを形成するのに好適である。一般に、シロキサン材料は、以下の式1で表される流体である
Figure 0007304884000002
(式中、R1、R2、R3,及びR4は、アルキル基、アリール基、及び官能基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各Xは官能基又は非官能基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)。いくつかの実施形態では、アルキル基又はアリール基のうちの1つ以上は、ハロゲン置換基、例えばフッ素を含有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、アルキル基のうちの1つ以上は、-CHCHであってもよい。
式1を使用して、ヒドロキシル官能性ポリシロキサン、ヒドリド官能性ポリシロキサン、アルコキシシラン官能性ポリシロキサン、ビニル官能性ポリシロキサン、アリル官能性ポリシロキサン、(メタ)アクリレート官能性ポリシロキサン、非官能性ポリシロキサン、又はこれらの組み合わせを表すことができる。式1がヒドロキシル官能性ポリシロキサンである場合、各Xは-OHであり;式1がヒドリド物官能性ポリシロキサンである場合、各Xは-Hであり;式1がアルコキシシラン官能性ポリシロキサンである場合、各Xは-ORであり、1つ以上のR5基が更に-OR基であってもよく(式中、Rはアルキル又はアリール基である);式1がビニル官能性ポリシロキサンである場合、各Xはビニル基(-HC=CH)であり;式1がアリル官能性ポリシロキサンである場合、各Xはアリル基(-CH-CH=CH)であり;式1が(メタ)アクリレート官能性ポリシロキサンである場合、各Xは一般式(-(CO)CR=CH(式中、(CO)はカルボニル基C=O、及びRはH又はメチル基))の(メタ)アクリレート基であり;式1が非官能性ポリシロキサンである場合、各XはR5基である。上述したように、官能性ポリシロキサンの場合、X基に加えて、各R1、R2、R3、及びR4は、独立して、アルキル基、アリール基及び官能基からなる群から選択され、したがって、これらの基も官能性を提供することができる。X基はしばしば「末端」基と呼ばれ、R1、R2、R3、及びR4基は「ペンダント」基と呼ばれる。例えば、ペンダントエチレン性不飽和基を有する多種多様なシロキサンが市販されている。
いくつかの実施形態では、R1及びR2はアルキル基であり、nは0であり、すなわち、材料はポリ(ジアルキルシロキサン)である。いくつかの実施形態では、アルキル基はメチル基、すなわち、ポリ(ジメチルシロキサン)(「PDMS」)である。いくつかの実施形態では、R1はアルキル基であり、R2はアリール基であり、nは0であり、すなわち、材料はポリ(アルキルアリールシロキサン)である。いくつかの実施形態では、R1はメチル基であり、R2はフェニル基であり、すなわち、材料はポリ(メチルフェニルシロキサン)である。いくつかの実施形態では、R1及びR2はアルキル基であり、R3及びR4はアリール基であり、すなわち、材料はポリ(ジアルキルジアリールシロキサン)である。いくつかの実施形態では、R1及びR2はメチル基であり、R3及びR4はフェニル基であり、すなわち、材料はポリ(ジメチルジフェニルシロキサン)である。いくつかの実施形態では、ポリジオルガノシロキサン材料は分岐鎖状であってもよい。例えば、R1、R2、R3、及び/又はR4基のうちの1つ以上は、アルキル又はアリール(ハロゲン化アルキル又はアリールを含む)置換基及び末端R5基を有する直鎖状又は分枝鎖状シロキサンであってもよい。
いくつかの市販の実施形態では、R1、R2、R3、R4、及びR5は全てメチル基であり、材料をポリジメチルシロキサン又はPDMS材料とする。他の実施形態では、R1、R2、R3、及びR4のうちの少なくともいくつかは、アリール基である。
最近、非官能化ポリシロキサン材料から調製することができる皮膚に優しい接着剤が、米国特許出願公開第2011/0212325号(Determanら)に記載されている。これらの材料は、X=R5である式1によって表されているもの、及びX=OHである式1によって表されているものである。X=OHである材料は、ヒドロキシル基が「官能基」として使用されていない、つまり、重合反応がヒドロキシル基との反応を伴わないため、この参照において「非官能化材料」と考えられる。これらの「非官能性材料」は、電子線又はガンマ線に曝露されると、重合してシロキサンネットワークを生成することが見出されている。非官能化ポリシロキサン材料(すなわち、X=R5又はOHである式1の材料)に加えて、上記の官能化ポリシロキサン材料もまた、このように重合してシロキサンネットワークを生成することが見出された。換言すれば、この重合方法は、非常に一般的であることが見出され、触媒又は開始剤を必要としないという利点がある。
多種多様な官能化シロキサンが市販されている。例としては、末端官能化材料だけでなく、ペンダント官能基を有する材料も挙げられる。材料の多くの例は、例えば、Gelest,Inc.Morrisville、PA、Dow Corning、Midland MI、及びWacker Chemie AG、Munich、Germanyから市販されている。
多くの好適なシラノール末端シロキサン流体が市販されている。材料の多くの例は、例えば、Gelest,Inc.Morrisville、PA、Dow Corning、Midland MI、及びWacker Chemie AG、Munich、Germanyから市販されている。特に好適な例としては、Dow Corning、Midland、MIからXIAMETER OHX-4070として市販されているシラノール末端PDMS(ポリジメチルシロキサン)、及びWacker Chemie AG、Munich、Germanyから350Nとして市販されているヒドロキシル官能性PDMSが挙げられる。
本明細書で使用するとき、「非官能基」は、米国特許出願公開第2011/0212325号(Determanら)で定義されたものと同じ、すなわち、炭素、水素、及びいくつかの実施形態では、ハロゲン(例えば、フッ素)原子からなるアルキル又はアリール基、又は重合反応に関与しないヒドロキシル基のいずれかである。本明細書で使用するとき、「非官能化ポリジオルガノシロキサン材料」は、R1、R2、R3、R4、R5、及びX基が非官能基であるものである。
米国特許出願公開第2011/0212325号(Determanら)に開示されているものと類似の材料であるが、そこに開示されている材料は、以下の実施例の項に示すように、本開示では一般的に有用ではない。
以下で詳細に論じるように、多くの実施形態では、電子線、ガンマ線放射、又はそれらの組み合わせを使用して、架橋ポリマーシロキサンマトリックスを形成する。いくつかの実施形態では、上記の別の硬化反応を行ってポリマー層を形成し、次いでこのポリマー層は、電子線、ガンマ線放射、又はそれらの組み合わせを使用して架橋される。例えば、重合シロキサン層は、ヒドロシリル化反応機構を使用して形成することができ、次いで、このシロキサン層は、電子線、ガンマ線放射線、又はこれらの組み合わせを使用して架橋され得る。他の実施形態では、架橋ポリマーシロキサンマトリックスは、重合されていない非官能化ポリジオルガノシロキサン材料の層から形成される。非官能化ポリジオルガノシロキサン材料は、電子線(Eビーム)、ガンマ線放射、又はそれらの組み合わせに曝露されることによって硬化されて、架橋ポリマーシロキサンマトリックスになる。このプロセスについては、以下により詳細に記載する。非官能化ポリジオルガノシロキサン材料を使用して架橋ポリマーマトリックスを形成する利点の1つは、架橋ポリマーマトリックスを形成しない未反応又は部分的に反応した非官能化ポリジオルガノシロキサン材料が、以下に説明するようにゲル接着剤組成物の流体成分の一部になり得ることである。
好適な非官能性ポリジオルガノシロキサン材料としては、WACKER Chemie AG製のAK 60000、AK 200000、AK 300000、AK 500000、AK 1000000、ELポリマーNA、Dow製のPMX-200 シリコーン流体、Momentive製のTSF451-100M、Element14*PDMS 60k、Element14*PDMS 100k、Gelest製のDMS-T25、DMS-T35,DMS-T72が挙げられる。
多種多様なポリマー流体が、本開示のゲル接着剤組成物に使用するのに好適である。上述したように、本明細書で使用するとき、「流体」という用語は、流動する材料を指し、液体とガムとの両方が組み込まれる。多くの実施形態では、ポリマー流体は、シロキサンポリマー流体である。いくつかの実施形態では、シロキサンポリマー流体は単一のシロキサンポリマー流体であり、他の実施形態では、シロキサンポリマー流体はシロキサンポリマー流体のブレンドである。シロキサンポリマー流体は、一般的に非官能性である。上述したように、本開示において、非官能性シロキサン流体は、以下の式1(式中、R1、R2、R3、R4、R5、及びX基は非官能基であり、非官能基は、炭素、水素、及びいくつかの実施形態では、ハロゲン(例えば、フッ素)原子からなるアルキル又はアリール基、又は重合反応に関与しないヒドロキシル基のいずれかである。)によって表される。
いくつかの実施形態では、ポリマーシロキサン流体は、シラノール末端シロキサン流体である。多種多様なシラノール末端シロキサン流体が、本開示のゲル組成物との使用に好適である。一般に、シラノール末端シロキサン流体は、以下の式1によって表される直鎖状材料である
Figure 0007304884000003
(式中、R1、R2、R3,及びR4は、アルキル基、アリール基、及び官能基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各Xはヒドロキシル基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)。いくつかの実施形態では、アルキル基又はアリール基のうちの1つ以上は、ハロゲン置換基、例えばフッ素を含有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、アルキル基のうちの1つ以上は、-CHCHであってもよい。
他の実施形態では、各R5は、メチルであり、したがって、ポリジオルガノシロキサン材料は、ジメチルシラノール基によって終端する。いくつかの実施形態では、R1及びR2はアルキル基であり、nは0であり、すなわち、材料はポリ(ジアルキルシロキサン)である。いくつかの実施形態では、アルキル基はメチル基、すなわち、ポリ(ジメチルシロキサン)(「PDMS」)である。いくつかの実施形態では、R1はアルキル基であり、R2はアリール基であり、nは0であり、すなわち、材料はポリ(アルキルアリールシロキサン)である。いくつかの実施形態では、R1はメチル基であり、R2はフェニル基であり、すなわち、材料はポリ(メチルフェニルシロキサン)である。いくつかの実施形態では、R1及びR2はアルキル基であり、R3及びR4はアリール基であり、すなわち、材料はポリ(ジアルキルジアリールシロキサン)である。いくつかの実施形態では、R1及びR2はメチル基であり、R3及びR4はフェニル基であり、すなわち、材料はポリ(ジメチルジフェニルシロキサン)である。
いくつかの実施形態では、ポリジオルガノシロキサン材料は分岐鎖状であってもよい。例えば、R1、R2、R3、及び/又はR4基のうちの1つ以上は、アルキル又はアリール(ハロゲン化アルキル又はアリールを含む)置換基及び末端R5基を有する直鎖状又は分枝鎖状シロキサンであってもよい。
いくつかの市販の実施形態では、R1、R2、R3、R4、及びR5は全てメチル基であり、材料をポリジメチルシロキサン又はPDMS材料とする。他の実施形態では、R1、R2、R3、及びR4のうちの少なくともいくつかは、アリール基である。
多くの好適なシラノール末端シロキサン流体が市販されている。材料の多くの例は、例えば、Gelest,Inc.Morrisville、PA、Dow Corning、Midland MI、及びWacker Chemie AG、Munich、Germanyから市販されている。特に好適な例としては、Dow Corning、Midland、MIからXIAMETER OHX-4070として市販されているシラノール末端PDMS(ポリジメチルシロキサン)、及びWacker Chemie AG、Munich、Germanyから350Nとして市販されているヒドロキシル官能性PDMSが挙げられる。
他の実施形態では、本開示のゲル中に存在する抽出可能な流体は、以下の式1Aに示される一般構造を有する1つ以上の非反応性シロキサン流体であってもよい
Figure 0007304884000004
(式中、R1、R2、R3、及びR4は、アルキル基、アリール基、及び官能基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)。いくつかの実施形態では、アルキル基又はアリール基のうちの1つ以上は、ハロゲン置換基、例えばフッ素を含有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、アルキル基のうちの1つ以上は、-CHCHであってもよい。
用語が示唆するように、非反応性シロキサン流体は、硬化反応に関与せず、形成された架橋シロキサンマトリックスに組み込まれないシロキサン流体である。
典型的には、本開示のゲルは、少なくとも26重量%の抽出可能なシロキサン流体を含む。上記で指摘したように、この抽出可能なシロキサン流体は、典型的には、シラノール末端シロキサン流体、非反応性シロキサン流体、又はこれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、抽出可能なシロキサン流体の濃度は、80重量%もの高さであり得る。いくつかの実施形態では、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の30~60重量%を構成する。
上述したように、抽出可能なシロキサン流体の重量平均分子量は、275,000グラム/モルより大きい。いくつかの実施形態では、抽出可能なシロキサン流体の重量平均分子量は、300,000グラム/モルより大きい。抽出可能なポリマー流体の重量百分率及び抽出可能な流体の分子量は、ゲル接着剤組成物の流体部分を指し、これはまた抽出可能であり得る他の、典型的にはより低い分子量成分を含まない。例えば、シロキサン粘着付与樹脂がゲル接着剤組成物中に存在する場合、シロキサン粘着付与樹脂は抽出可能であるが、この成分は、ゲル接着剤組成物の抽出可能なポリマー流体成分についての重量百分率又は分子量の記述には含まれない。
いくつかの実施形態では、抽出可能な流体は、接着剤ゲル組成物の架橋シロキサンマトリックスに添加され、他の実施形態では、架橋シロキサンマトリックスは、抽出可能な流体の存在下で全体的に又は部分的に形成される。架橋シロキサンマトリックスを形成するためのEビーム又はガンマ線放射の使用は、特に有用である。抽出可能なシロキサン流体は、部分的に重合した接着剤組成物を含有してもよく、又は抽出可能なシロキサン流体のみを含有してもよく、Eビーム又はガンマ線放射で架橋されて、架橋シロキサンマトリックスを形成することができる。したがって、抽出可能なシロキサン流体は、非反応性であり得、すなわち、シロキサン流体は架橋されて架橋シロキサンマトリックスを形成する官能基を含有しない。本開示において、非反応性シロキサン流体には、ヒドロキシル官能性シロキサン流体及び非官能性シロキサン流体が含まれる。
好適な抽出可能なシロキサン流体の例としては、架橋ポリマーシロキサンマトリックスを形成するための好適な非官能性シロキサン合成物として上述したものが挙げられる。
含まれる場合、一般に、任意の既知の粘着付与樹脂を使用してもよく、例えば、いくつかの実施形態では、シロキサン粘着付与樹脂を使用することができる。シロキサン粘着付与樹脂は、以前は「シリケート」粘着付与樹脂と呼ばれてきたが、その専門用語は「シロキサン粘着付与樹脂」という用語に置き換えられている。シロキサン粘着付与樹脂は、所望の粘着性及び接着レベルを達成するのに十分な量で添加される。いくつかの実施形態では、複数のシロキサン粘着付与樹脂を使用して、所望の性能を達成することができる。
好適なシロキサン粘着付与樹脂としては、以下の構造単位M(すなわち、一価のR’SiO1/2単位)、D(すなわち、二価のR’SiO2/2単位)、T(すなわち、三価のR’SiO3/2単位)及びQ(すなわち、四価のSiO4/2単位)、並びにこれらの組み合わせで構成される樹脂が挙げられる。典型的な例示的なシロキサン樹脂としては、MQシロキサン粘着付与樹脂、MQDシロキサン粘着付与樹脂、及びMQTシロキサン粘着付与樹脂が挙げられる。これらのシロキサン粘着付与樹脂は、通常、100~50,000gm/モル、例えば、500~15,000gm/モルの範囲の数平均分子量を有し、一般にR’基はメチル基である。
MQシロキサン粘着付与樹脂は、各M単位がQ単位に結合し、各Q単位が少なくとも1つの他のQ単位に結合しているコポリマー樹脂である。Q単位のいくつかは、他のQ単位のみに結合される。しかし、一部のQ単位は、ヒドロキシルラジカルに結合して、HOSiO3/2単位(すなわち、「TOH」単位)をもたらし、それによってシロキサン粘着付与樹脂の一部のケイ素結合ヒドロキシル含有量を占める。
MQ樹脂上のケイ素結合ヒドロキシル基(すなわち、シラノール)の濃度は、シリケート粘着付与樹脂の重量に基づいて、1.5重量パーセント以下、1.2重量パーセント以下、1.0重量パーセント以下又は0.8重量パーセント以下まで低減することができる。これは、例えば、ヘキサメチルジシラザンをシロキサン粘着付与樹脂と反応させることによって達成されてもよい。このような反応は、例えば、トリフルオロ酢酸によって触媒してもよい。あるいは、トリメチルクロロシラン又はトリメチルシリルアセトアミドをシロキサン粘着付与樹脂と反応させてもよく、この場合、触媒は必要ではない。
MQDシロキサン粘着付与樹脂は、M、Q、及びD単位を有するターポリマーである。いくつかの実施形態では、D単位のメチルR’基の一部は、ビニル(CH=CH-)基(「DVi」単位)で置き換えることができる。MQTシリケート粘着付与樹脂は、M、Q、及びT単位を有するターポリマーである。
好適なシロキサン粘着付与樹脂は、Dow Corning(例えば、MQ-1600、MQ-1640)、Momentive Performance Materials(例えば、SR545及びSR1000)、及びWacker Chemie AG(例えば、BELSIL TMS-803)、などの供給源から市販されている。
シロキサン粘着付与樹脂は架橋ポリマーシロキサンマトリックス中に組み込まれず、したがって、ゲル接着剤組成物がシロキサン粘着付与樹脂を含有する場合、抽出時にシロキサン粘着付与樹脂は、典型的には、ポリマー流体と共に抽出されることに留意すべきである。しかし、抽出可能な流体の重量百分率及び抽出可能な流体の分子量の値は、シロキサン粘着付与樹脂を含まない。典型的には、シロキサン粘着付与樹脂は、ポリマー流体とは別に検出可能であり、したがって、抽出可能な流体の値はシロキサン粘着付与樹脂を含まない。
接着剤物品もまた、本明細書に開示される。接着剤物品は、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材と、基材の第1の主表面の少なくとも一部上に配置されたゲル接着剤組成物と、を含む。いくつかの実施形態では、ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含み、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する。これらのゲル接着剤組成物は、上で詳細に説明される。
ゲル接着剤物品のこれらの実施形態では、ゲル接着剤組成物は、1つ以上のシロキサン粘着付与樹脂を更に含んでもよい。典型的には、シロキサン粘着付与樹脂は、上記のMQ粘着付与樹脂である。
典型的には、ポリマー流体はシロキサン流体を含む。多くの実施形態では、シロキサン流体は、上記の非官能性シロキサン流体又は非官能性シロキサン流体の組み合わせを含む。これらのゲル接着剤物品のいくつかの実施形態では、ポリマー流体の重量平均分子量は、300,000グラム/モルより大きい。いくつかの実施形態では、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の30~60重量%を構成する。
前述のように、ゲル接着剤組成物の目的の1つは、皮膚外傷性が低く、接着力が高いことである。接着剤物品の特性は、様々な方法で測定することができる。皮膚のタイプは多岐にわたり、そのため、人間の皮膚は、例えばガラスプレート、ステンレス鋼プレート、又はポリマープレートなどの標準的な基材表面ではないので、皮膚への接着力を測定するのは様々な理由で困難な場合がある。更に、ヒトの皮膚に接着試験を行うには、ボランティアのパネルを使用する必要がある。このことによって、試験が高価で複雑になる。更に、ヒトの皮膚への接着力は所望の結果であっても、医療用接着剤物品などの接着剤物品は、チューブ、ドレープ及び類似の物などの広範囲の基材に接着することがしばしば求められる。したがって、皮膚への接着力は、本開示の物品について測定される1つの特徴であるが、他の試験プロトコルもまた、接着剤物品を特徴付けるために行う。本開示のゲル接着剤物品の所望の特徴としては、実施例の項に記載の試験手順に従って測定した場合、ステンレス鋼に対する180°剥離接着力値が少なくとも10.0ニュートン/デシメートルであることが挙げられる。本開示のゲル接着剤物品の別の望ましい特徴は、実施例の項に記載の試験手順に従って、100グラム/インチより大きい皮膚剥離接着力値を有することである。いくつかの実施形態では、皮膚剥離接着力値は、150グラム/インチより大きいか、又は更には200グラム/インチより大きい。
皮膚外傷の欠如は、実施例の項に記載されている溶液中のタンパク質の量を測定するBCAアッセイ(ビシンコニン酸アッセイ)試験を使用して測定することができる。いくつかの実施形態では、BCA値は、1ミリリットル当たり10マイクログラム以下である。他の実施形態では、BCA値は、1ミリリットル当たり8マイクログラム以下、又は更には1ミリリットルあたり5マイクログラム以下である。
多種多様な基材が本開示の物品に好適である。多くの実施形態では、基材は、医療用物品に使用するのに好適な基材を含む。好適な基材の例としては、ポリマーフィルム、布地、不織布、発泡体、紙、メッシュ、接着剤、又は剥離ライナーが挙げられる。いくつかの実施形態では、通気性適合性バッキングは、高い水蒸気透過性フィルムバッキングを含む。そのようなバッキングの例、そのようなフィルムを作製する方法、並びにそれらの透過性を試験する方法は、例えば、米国特許第3,645,835号及び同第4,595,001号に記載されている。
一般に、バッキングは、解剖学的表面に対して適合性がある。したがって、バッキングは、解剖学的表面に適用されると、その表面が動いた場合であっても、その表面に適合する。一般に、バッキングは、動物の解剖学的関節に対しても適合性がある。関節が屈曲し、次いでその非屈曲位置に戻されると、バッキングは伸張して関節の屈曲に適応するが、関節が屈曲していない状態に戻ったときに関節に適合し続けるのに十分な弾力性を有する。
特に好適なバッキングの例は、米国特許第5,088,483号及び同第5,160,315号に見出すことができ、エラストマーポリウレタン、ポリエステル、又はポリエーテルブロックアミドフィルムが挙げられる。これらのフィルムは、弾力性、高い水蒸気透過性、及び透明性を含む望ましい特性の組み合わせを有する。
基材層の組み合わせも使用することができる。例えば、ゲル接着剤の一方の表面がバッキング基材と接触し、他方が剥離ライナーと接触するように、バッキング基材を剥離ライナーと組み合わせて使用することができる。他の組み合わせもまた使用できる。
いくつかの実施形態では、基材表面とゲル接着剤層との間にプライマー層が存在することが望ましい場合がある。一般に、プライマー層は、一般に「プライマー」又は「接着促進剤」と呼ばれる材料を含む。プライマー及び接着促進剤は、表面上に薄いコーティングとして適用され、表面に強く接着し、表面に界面化学の改質をもたらす材料である。好適なコーティング材料の例としては、ポリアミド、ポリ(メタ)アクリレート、塩素化ポリオレフィン、ゴム、塩素化ゴム、ポリウレタン、シロキサン、シラン、ポリエステル、エポキシ、ポリカルボジイミド、フェノール樹脂、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
プライマー層は、溶剤系混合物、水系混合物として、又は100%固体組成物として基材に適用され得る。典型的には、プライマー層は、溶剤系混合物又は水系混合物として適用される。
好適な市販のプライマー層材料の例としては、Arizona Chemicalから入手可能なポリアミドUNI-REZ;Dow Chemical製のポリアクリレートRHOPLEX;Eastman Chemicalから入手可能なEASTMAN CP-343、又はNippon Paper Chemicals製のSUPERCHLONなどの塩素化ポリオレフィン;Kraton Polymersから入手可能な合成ゴムKRATON材料;DSMから入手可能なポリウレタンNEO-REZ;米国特許第5,866,222号(Sethら)に記載のシロキサン、及び2011年12月22日に出願された「Adhesive Article Including Primer Layer and Method of Making the Same」と題する係属中の米国特許出願第61/579115号;Momentiveから入手可能なSILQUESTシラン材料;Eastman Chemicalから入手可能なポリエステルEASTMAN AQ樹脂;Dow Chemicalから入手可能なエポキシDER材料;米国特許第4,060,664号に記載のポリカルボジイミド;及びGeorgia-Pacific製のフェノールBKS樹脂が挙げられる。
いくつかの実施形態では、プライマー層組成物は、フィルム形成樹脂を含み、多種多様な追加の添加剤を更に含有し得る。1つ以上のフィルム形成樹脂の選択は、樹脂の溶解度、並びに樹脂中のポリマーのポリマー分子量及びTgを含む一連の特性によって影響を受ける。
種々のフィルム形成樹脂が知られている。代表的なフィルム形成樹脂としては、アクリル樹脂、ポリビニル樹脂、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリウレタン、及びこれらの混合物が挙げられる。ポリエステル樹脂としては、Bostik Inc.、Middleton、Mass.から商品名「VITEL 2300BG」で市販されているコポリエステル樹脂;Eastman Chemical、Kingsport、Tenn.から商品名「EASTAR」で入手可能なコポリエステル樹脂;DSM、Heerlen、the Netherlandsから商品名「ARNITEL」で入手可能なコポリエステル樹脂、並びにBayer、Pittsburg、Pa.から商品名「MULTRON」及び「DESMOPHEN」で、Spectrum Alkyd & Resins Ltd.、Mumbia,Maharshtra、Indiaから商品名「SPECTRAALKYD」で、及びAkzo Nobel、Chicago、Ill.から商品名「SETALIN」アルキドで入手可能な他のポリエステル樹脂が挙げられる。
溶剤系プライマー組成物は、溶剤と混合したベースポリマーを含む。溶剤は、単一溶剤であってもよく、溶剤ブレンドであってもよい。溶剤系プライマー組成物は、一般に、ベースポリマーの約5~約60重量部、より典型的にはベースポリマーの約10~約40重量部、又は更にはベースポリマーの約10~約30重量部を含有し、プライマー組成物の残部は溶剤及び任意の添加剤である。
特に好適なフィルム形成樹脂の中には、米国特許第9,890,302号(Tseら)に記載されているようなシリコーンコポリマーがある。アクリル樹脂、ポリビニル樹脂、及びこれらの混合物も好適である。種々のアクリル樹脂が知られている。一般に、アクリル樹脂は、単独で又は互いに組み合わせた、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メチルメタクリレート(MMA)、エチルアクリレート(EA)、ブチルアクリレート(BA)、ブチルメタクリレート(BMA)、n-ブチルメタクリレート(n-BMA)イソブチルメタクリレート(IBMA)、ポリエチルメタクリレート(PEMA)などの種々の(メタ)アクリレートモノマーから調製される。例示的なアクリル樹脂としては、Rohm and Haas,Co.、Philadelphia、Pa.から商品名「PARALOID」で市販されているもの、及びIneos Acrylics、Cordova、Tenn.から商品名「ELVACITE」樹脂で市販されているものが挙げられる。他の好適なポリアクリル系材料としては、「JONCRYL」アクリルの商品名で、S.C.Johnson、Racine、Wis.によるものが挙げられる。ポリビニル樹脂としては、Rohm and Haas,Co.、Philadelphia、Paから商品名「ACRYLOID」で入手可能であり、Dow Chemical Company(「Dow」)、Midland Michの子会社、Union Carbide Corpから商品名「VYHH」で入手可能な塩化ビニル/酢酸ビニルコポリマー、並びにUnion Carbide Corpから商品名「UCAR VAGH」でまた市販されている塩化ビニル/酢酸ビニル/ビニルアルコールターポリマーが挙げられる。他のポリ塩化ビニル樹脂は、Occidental Chemical、Los Angeles、Calif.;BF Goodrich Performance Materials、Cleveland、Ohio;及びBASF、Mount Olive、NJから入手可能である。いくつかの実施形態では、UV硬化(メタ)アクリレートコーティングを、国際公開第2016/100,021号(Klugeら)に記載されているプライマーコーティングとして使用してもよい。
好適な水系プライマーは、一般に、主成分として水溶性ベースポリマーを実質的に含まないエマルション又は分散液である。水系エマルション及び分散液は、揮発性有機溶媒を実質的に含まないプライマー組成物を用いることによって溶剤放散を低減するのに有利である。例示的な水系プライマーとしては、スルホウレタンシラノールポリマーで架橋されたブチルアクリレート/メチルメタクリレートコポリマーなどの架橋ポリ(メタ)アクリレートポリマーが挙げられる。
いくつかの実施形態では、基材の第2の主表面、すなわちゲル接着剤がコーティングされていない表面は、低接着性コーティングを有することが望ましい場合がある。これは、ゲル接着剤物品がテープの形態で供給される場合に特に当てはまる。多くのテープはロールとして供給され、接着剤層は、巻き取られるとバッキングの非接着性の「バック」側に接触する。多くの場合、バッキングのこの非接着性表面は、その上に低接着性又は剥離コーティングを有し、ロールを解くことができる。これらの低接着性コーティングは、多くの場合、「低接着性バックサイズ」又はLABと呼ばれる。LABコーティングが必要か又は望ましいかは、接着剤の性質、バッキングの組成及びトポグラフィー、テープ物品の所望の用途を含む、多くの要因によって制御される。例えば、一部のポリオレフィンバッキングは表面エネルギーが十分に低いため、一部の部類の感圧接着剤とともに使用される場合、LABコーティングは必要とされない。
LABコーティングは、接着剤分野で広く使用されている。典型的には、LABの使用は、特にテープ用途において有用であることが判明している。テープの使用によっては、LABの存在が有害な場合がある。例えば、マスキングテープは、塗装される領域をマスクするために使用されることが多い。塗装が完了すると、マスキングテープを除去する。場合によっては、LABコーティングをマスキングテープで使用すると、塗料がLABコーティング表面にうまく付着せず、流れ落ちたり剥がれたりして、塗装表面を汚染する可能性がある。
同様に、様々なテープが、使用中にテープ自体に巻きつくように設計されている。これらのタイプのテープの例は、アスレチックテープ、ダクトテープ、電気テープ、並びに様々な医療用テープである。これらのテープを使用する場合、LABコーティングは、テープの巻きを簡単に解くことができる程度に容易に剥離されなければならず、しかし、テープがテープ自体に巻き付き、テープの使用期間にわたって接着を保持できる程度に強く、接着剤に接着しなければならない。
ゲル接着剤物品は、基材上に配置され、物品はまた別の基材を含んでもよい。第2の基材は、上記の基材のうちのいずれであってもよい。例えば、ゲル接着剤層の1つの主表面は、テープバッキングである基材上に配置されてもよく、ゲル接着剤の他の主表面は剥離層と接触していてもよい。このようにして、剥離層は、接着剤層を、それが使用されるまで保護する。他の実施形態では、ゲル接着剤層は、2つの剥離ライナーと接触していてもよい。このタイプの自立型接着剤層は、典型的には「転写テープ」と呼ばれる。転写テープを使用して、広範囲の接着剤物品を調製することができる。例えば、1つの剥離ライナーを除去することができ、露出した接着剤表面を基材に積層して、広範囲の接着剤物品を形成することができる。
ゲル接着剤は、かなり薄いものからかなり厚いものまで、任意の好適な厚さであってよい。いくつかの実施形態では、厚さは少なくとも10マイクロメートル(0.5ミル)、最大305マイクロメートル(12ミル)となり、いくつかの実施形態では、厚さは25マイクロメートル(1ミル)~最大152マイクロメートル(6ミル)、又は更に25マイクロメートル(1ミル)~最大102マイクロメートル(4ミル)の厚さとなる。広範囲の中間の厚さもまた、好適である。
ゲル接着剤層は連続層であってもよく、又は不連続層であってもよい。例えば、ゲル接着剤層は、基材の第1の主表面上にゲル接着剤のストライプが存在するように、ストライプコーティングされてもよい。他の実施形態では、ゲル接着剤は、貫通孔を有してもよい。貫通孔は、接着剤層の厚さ全体を貫通する穴である。
他の実施形態では、接着剤物品は、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材と、基材の第1の主表面上の少なくとも一部上に、25マイクロメートル~102マイクロメートル(1~4ミル)の厚さで配置されたゲル接着剤組成物と、を含む。これらの実施形態では、ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、ポリマー流体であって、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する、ポリマー流体と、少なくとも1つのシロキサン粘着付与樹脂と、を含む。ゲル接着剤物品は、ステンレス鋼に対して少なくとも10.0ニュートン/デシメートルの180°剥離接着力値、及び100グラム/インチより大きい皮膚剥離接着力値を有する。いくつかの実施形態では、皮膚剥離接着力値は、150グラム/インチより大きいか、又は更には200グラム/インチより大きい。
ゲル接着剤物品のこれらの実施形態では、ゲル接着剤組成物は、1つ以上のシロキサン粘着付与樹脂を更に含んでもよい。典型的には、シロキサン粘着付与樹脂は、上記のMQ粘着付与樹脂である。
これらの実施形態のいくつかでは、抽出可能なポリマー流体は、ポリマーシロキサン流体の混合物を含む。上述のように、広範囲のポリマーシロキサン流体が好適である。いくつかの実施形態では、抽出可能なポリマー流体は、ポリマーシロキサン流体の混合物を含み、ポリマーシロキサン流体のうちの少なくとも1つは、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有する。典型的には、ポリマー流体は、上記のような非官能性シロキサン流体又は非官能性シロキサン流体の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の30~60重量%を構成する。
皮膚外傷の欠如は、実施例の項に記載されている溶液中のタンパク質の量を測定するBCAアッセイ(ビシンコニン酸アッセイ)試験を使用して測定することができる。いくつかの実施形態では、BCA値は、1ミリリットル当たり10マイクログラム以下である。他の実施形態では、BCA値は、1ミリリットル当たり8マイクログラム以下、又は更には1ミリリットルあたり5マイクログラム以下である。
多種多様な基材が、本開示の物品のこれらの実施形態に好適である。多くの実施形態では、基材は、医療用物品に使用するのに好適な基材を含む。好適な基材の例としては、ポリマーフィルム、布地、不織布、発泡体、紙、メッシュ、接着剤、又は剥離ライナーが挙げられる。これらの基材は、上に記載されている。物品はまた、上述のように、2つ以上の基材を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、基材表面とゲル接着剤層との間にプライマー層が存在することが望ましい場合がある。一般に、プライマー層は、一般に「プライマー」又は「接着促進剤」と呼ばれる材料を含む。プライマー及び接着促進剤については、上述したとおりである。
いくつかの実施形態では、上述のように、基材の第2の主表面、すなわちゲル接着剤がコーティングされていない表面は、低接着性コーティングを有することが望ましい場合がある。
前述のように、ゲル接着剤は、厚さ25マイクロメートル(1ミル)~最大102マイクロメートル(4ミル)の厚さを有する。広範囲の中間の厚さもまた、好適である。
ゲル接着剤層は連続層であってもよく、又は不連続層であってもよい。例えば、ゲル接着剤層は、基材の第1の主表面上にゲル接着剤のストライプが存在するように、ストライプコーティングされてもよい。他の実施形態では、ゲル接着剤は、貫通孔を有してもよい。貫通孔は、接着剤層の厚さ全体を貫通する穴である。
ゲル接着剤物品を調製する方法も開示される。いくつかの実施形態では、本方法は、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材を準備することと、ゲル接着剤組成物を準備することと、ゲル接着剤組成物を基材の第1の主表面の少なくとも一部上に配置することと、を含む。ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含み、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する。ゲル接着剤は、少なくとも1つのシロキサン粘着付与樹脂を更に含んでもよい。ゲル接着剤組成物は、上で詳細に説明される。
ゲル接着剤組成物を準備することは、1つ以上のシロキサン流体を含有し、他の添加剤も含み得る前駆体混合物を調製することを含む。前駆体混合物は反応性混合物であってもよく、これは、混合物が反応性基を有する1つ以上のシロキサンを含むことを意味する。この文脈における反応性基は、上述したように、重合反応に関与する官能基を指す。前駆体混合物を、多種多様な方法で更に処理して、ゲル接着剤組成物の架橋ポリマーシロキサンマトリックスを形成することができる。この前駆体混合物を、基材表面上に配置し、次いで硬化させることができ、又は前駆体混合物が反応性混合物である場合、反応混合物を硬化させ、次いで基材表面上に配置して、シロキサン層を形成することができ、次いでこれを架橋させることができる。
前述のように、架橋ポリマーシロキサンマトリックスは、前駆体材料の硬化及び/又は架橋によって様々な方法で形成することができる。前駆体材料の選択は、行われる硬化反応に依存する。好適な硬化機構としては、熱硬化、放射線硬化、縮合硬化、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
前述のように、熱硬化は、様々な方法で行うことができる。熱硬化性混合物は、少なくとも1つの熱硬化性シロキサン、任意に、少なくとも1つの熱硬化性架橋剤、少なくとも1つの非反応性シロキサン流体、及び少なくとも1つの熱触媒、を含む。ここでも、前述のように、熱硬化性シロキサンは、官能性シロキサン、すなわち、典型的にはエチレン性不飽和シロキサン(ビニル特異的過酸化物による硬化用)、又はエチレン性不飽和基とケイ素-ヒドリド(Si-H)基との組み合わせ(シリル化硬化用)、又は非官能性シロキサン(過酸化物による硬化用)であってもよい。したがって、熱触媒は、過酸化物又は白金若しくはパラジウム触媒などのシリル化触媒であり得る。
放射線硬化はまた、様々な方法で実施することができる。エチレン性不飽和基がシロキサン前駆体((メタ)アクリレート基など)上に存在し、光開始剤が存在する場合、シロキサン前駆体は、UV光への曝露によって硬化され得る。シロキサン前駆体が非官能性である場合、硬化は、電子線又はガンマ線放射への曝露によって達成され得る。この硬化機構は、ゲル接着剤を形成するのに特に有用かつ柔軟であり、以下でより詳細に論じる。
シロキサン前駆体がアルコキシ基、アリールオキシ基、又はヒドロキシル基を含有する場合、縮合硬化は、シロキサン前駆体を硬化させるための別の選択肢である。一般に、縮合硬化反応は、硬化触媒の存在を必要とし、多くの場合、完全な硬化をもたらすために熱を加える必要がある。本開示で使用されるシロキサン流体上の末端ヒドロキシル基は、縮合反応に容易に関与しないため、これらの材料は一般に「非官能性シロキサン」であると考えられ、したがって縮合硬化は好ましくない硬化機構である。
上述したように、電子線硬化又はガンマ線照射硬化以外の硬化機構を使用する実施形態のいくつかにおいて、この方法は、硬化した反応混合物を架橋するために電子線硬化又はガンマ線照射硬化させることを更に含む。したがって、例えば、前駆体混合物を熱硬化する場合、熱硬化シロキサン層を電子線硬化又はガンマ線照射硬化に曝露して、硬化シロキサン層を架橋するか、又は硬化シロキサン層の架橋密度を増加させることができる。
熱硬化及び放射線硬化及びこれらの組み合わせは、本開示において特に好適な硬化方法である。熱硬化の例としては、過酸化物硬化及びヒドロシリル化が挙げられる。過酸化物硬化では、過酸化物開始剤をシロキサン組成物に添加する。過酸化物は加熱すると分解してラジカルを形成し、これはシロキサンと反応してポリマーラジカルを形成する。ポリマーラジカルは、結合して架橋を形成する。過酸化ジアシル及びペルオキシエステルなどの多種多様な過酸化物が好適であることが見出されている。シロキサンがビニル基を含有する場合、架橋反応は一般にはるかに容易であり、「ビニル特異的過酸化物」と呼ばれる部類の過酸化物を使用して、これらの材料を架橋することができる。ビニル特異的過酸化物の例としては、過酸化ジアラルキル、過酸化アルキルアラルキル、及び過酸化ジアルキルが挙げられる。したがって、過酸化物硬化は、非官能性シロキサン材料又はビニル官能性シロキサン材料のいずれかを用いて達成することができる。
ヒドロシリル化は、触媒ヒドロシリル化とも呼ばれ、不飽和結合に対するSi-H結合の付加を表す。ヒドロシリル化を硬化に使用する場合、通常、Si-H結合と不飽和結合の両方が、シロキサン分子の、同じ分子上又は異なる分子上のいずれかに存在する。ヒドロシリル化反応は、典型的には白金触媒により触媒され、一般に、熱を加えて硬化反応をもたらす。この反応では、Si-Hが二重結合に対して付加されて、新しいC-H結合及びSi-C結合を形成する。このプロセスは、例えば、国際公開第2000/068336号(Koら)、及び国際公開第2004/111151号、及び国際公開第2006/003853号(Nakamura)に記載されている。
これらの実施形態では、熱硬化反応によって、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが生成されてもよく、又は電子線又はガンマ線放射への曝露により架橋されるポリマーシロキサン層が生成されてもよい。これらの実施形態では、硬化反応は、単一段階(熱硬化)又は2段階(熱硬化後に電子線又はガンマ線曝露)であり得る。
他の実施形態では、ゲル接着剤を準備することは、ゲル接着剤前駆体混合物と、前駆体混合物を硬化させる電子線又はガンマ線放射とを準備することを含む。典型的には、電子線硬化は、より好都合な硬化方法である。これらの実施形態では、前駆体混合物は、少なくとも1つの非反応性シロキサン流体を含む。前述のように、この文脈において、非反応性シロキサン流体には、シラノール末端シロキサン流体及びポリジオルガノシロキサン流体の両方が含まれる。一般に、好適なシロキサン流体は、以下の式1によって表される直鎖状材料である
Figure 0007304884000005
(式中、R1、R2、R3、及びR4は、アルキル基又はアリール基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各Xはヒドロキシル基又はR5基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)。いくつかの実施形態では、アルキル基又はアリール基のうちの1つ以上は、ハロゲン置換基、例えばフッ素を含有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、アルキル基のうちの1つ以上は、-CHCHであってもよい。これらの材料を、上記で詳細に説明する。
本開示の方法は、多種多様な材料を使用することができ、本開示の物品を調製するための順序を様々な異なる方法で行うことができるという点で、かなりの柔軟性を有する。例えば、熱硬化を使用する場合、熱硬化材料を調製し、その後に基材表面上に配置することができ、又は熱硬化材料を基材表面上に配置し、その後に熱硬化することができる。更に、熱硬化性材料が架橋されていないか、非常に軽度に架橋されている場合、電子線若しくはガンマ線放射への曝露によってシロキサン層を架橋することができるか、又は更に架橋することができる。
多くの実施形態では、非官能性シロキサン前駆体流体を使用して、架橋シロキサンマトリックスを形成する。非官能性シロキサン前駆体流体は、基材表面上に配置され、次いで電子線又はガンマ線放射への曝露によって架橋され得る。このようにして、同じ材料を使用して架橋シロキサンマトリックスを生成し、架橋シロキサンマトリックスに組み込まれない材料は、抽出可能なポリマー流体を含む。また、シロキサン粘着付与樹脂などの任意の追加の添加剤を、基材表面上に配置する前に非官能性シロキサン流体に添加することができ、したがって、任意の追加の添加剤は、架橋前に混合物全体にわたって分散する。このことは、前駆体混合物全体に効果的な分散を提供するというだけでなく、架橋ゲルよりも流体に添加剤を添加する方がはるかに簡単である。
この方法では、電子線又はガンマ線放射への前駆体流体層の曝露を制御することによって、架橋のレベルを制御することができる。理論に束縛されるものではないが、架橋度が低めのシロキサンマトリックスは、高い接着力と低い皮膚外傷性とのバランスを備えたゲル接着剤の形成に役立つと考えられる。
基材の表面上に配置されたシロキサン材料が熱硬化性混合物であるか、熱硬化しているが架橋されていない混合物であるか、又は非官能性シロキサン流体であるかにかかわらず、基材の表面上への配置方法は同様である。シロキサン材料、存在する場合は粘着性付与樹脂、及び任意の添加剤を、コーティング及び硬化させる前に、多種多様な既知の手段のいずれかによって組み合わせてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、種々の成分を、ミキサー、ブレンダー、ミル、押出機などの一般的な機器を使用して事前にブレンドしてもよい。
シロキサン混合物が表面上に配置されると、1つ以上の硬化反応を行うことができる。熱硬化は、硬化性シロキサン混合物を高温に曝露して重合を開始することによって生じさせることができる。この高温は、一般に、強制空気オーブンなどのオーブンを使用することによって提供される。硬化性シロキサン混合物が高温に曝露される時間は、例えば、反応性シロキサンの粘度、使用される熱開始剤又は触媒などの様々な要因に応じて変化する。
放射線硬化が行われる場合、シロキサン層は、UV、Eビーム、又はガンマ線放射に曝露される。UV照射が使用される場合、適切な開始剤がシロキサン層に存在する。UV照射は開始剤を活性化し、シロキサン層中のフリーラジカル重合性官能基のフリーラジカル重合が起こる。Eビーム又はガンマ線放射を使用する場合、開始剤は必要ではなく、シロキサン層は非官能性である。
どのように形成されるかにかかわらず、シロキサン層は、Eビーム又はガンマ線放射への曝露によって架橋され得る。いくつかの実施形態では、電子線硬化とガンマ線硬化の組み合わせを使用してもよい。Eビーム硬化及びガンマ線硬化の様々な手順が公知である。硬化は、使用される特定の装置に依存し、当業者は、特定の装置、形状、及びライン速度、並びに他の十分に理解されたプロセスパラメータのための線量較正モデルを定義することができる。
市販の電子線生成装置は容易に入手できる。本明細書に記載の例では、放射プロセスは、Model CB-300電子線生成装置(Energy Sciences,Inc.(Wilmington、MA)から入手可能)で実施した。一般に、支持フィルム(例えば、ポリエステルテレフタレート支持フィルム)を、チャンバに通過させる。一般に、チャンバを不活性化させ(例えば、酸素含有室内空気は不活性ガス、例えば窒素で置き換えられる)、試料をeビーム硬化させる。
市販のガンマ線照射装置には、医療用途のための製品のガンマ線照射滅菌に多くの場合使用される装置が含まれる。いくつかの実施形態では、このような装置を使用して、本開示の皮膚に優しい接着剤を硬化させるか、又は部分的に硬化させることができる。いくつかの実施形態では、このような硬化は、半完成品又は完成品、例えばテープ又は創傷ドレッシング材のための滅菌プロセスと同時に生じ得る。
本開示は、以下の実施形態を含む。
実施形態の中には、ゲル接着剤組成物がある。実施形態1は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含むゲル接着剤組成物であって、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する、ゲル接着剤組成物を含む。
実施形態2は、シロキサン粘着付与樹脂を更に含む、実施形態1に記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態3は、ポリマー流体が、シロキサンポリマー流体を含む、実施形態1又は2に記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態4は、シロキサンポリマー流体がシロキサンポリマー流体のブレンドである、実施形態3に記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態5は、シロキサンポリマー流体が、式1によって表される、実施形態3に記載のゲル接着剤組成物である
Figure 0007304884000006
(式中、R1、R2、R3、及びR4は、置換又は非置換アルキル基又はアリール基、及び官能基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各Xは官能基又は非官能基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)。
実施形態6は、各R1、R2、R3、及びR4が、独立して置換又は非置換アルキル又はアリール基であり、各Xが、エチレン性不飽和基、ヒドリド、又はエポキシ官能基から選択される官能基である、実施形態5に記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態7は、各R1、R2、R3、及びR4が、独立して置換又は非置換アルキル又はアリール基であり、各XがR5基又は-OH基である、実施形態5に記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態8は、ポリマー流体の重量平均分子量が、290,000グラム/モルより大きい、実施形態1~7のいずれか1つに記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態9は、ポリマー流体の重量平均分子量が、300,000グラム/モルより大きい、実施形態1~8のいずれか1つに記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態10は、抽出可能なポリマー流体の重量百分率が、ゲル接着剤組成物の30~60重量%を構成する、実施形態1~9のいずれか1つに記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態11は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、熱硬化、放射線硬化、縮合硬化、又はこれらの組み合わせによって調製されている、実施形態1~10のいずれかに1つ記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態12は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、硬化方法の組み合わせによって調製されている、実施形態1~11のいずれかに1つに記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態13は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、熱硬化と放射線硬化との組み合わせによって調製されている、実施形態12に記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態14は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、縮合硬化と放射線硬化との組み合わせによって調製されている、実施形態12に記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態15は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、非官能性シロキサンの電子線硬化によって調製されている、実施形態1~11のいずれか1つに記載のゲル接着剤組成物である。
実施形態16は、非官能性シロキサン流体が、式1によって表される、実施形態15に記載のゲル接着剤組成物である
Figure 0007304884000007
(式中、R1、R2、R3,及びR4は、置換又は非置換アルキル又はアリール基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各XはR5基又は-OH基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)。
実施形態17は、非官能性シロキサン流体がシロキサン流体のブレンドを含む、実施形態15に記載のゲル接着剤組成物である。
物品もまた開示される。実施形態18は、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材と、基材の第1の主表面の少なくとも一部上に配置されたゲル接着剤組成物と、を含み、ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含み、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する、ゲル接着剤物品を含む。
実施形態19は、ゲル接着剤組成物がシロキサン粘着付与樹脂を更に含む、実施形態18に記載の物品である。
実施形態20は、ポリマー流体が、シロキサンポリマー流体を含む、実施形態18又は19に記載の物品である。
実施形態21は、シロキサンポリマー流体がシロキサンポリマー流体のブレンドである、実施形態20に記載の物品である。
実施形態22は、シロキサンポリマー流体が、式1によって表される、実施形態20に記載の物品である
Figure 0007304884000008
(式中、R1、R2、R3,及びR4は、置換又は非置換アルキル基又はアリール基、及び官能基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各Xは官能基又は非官能基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)。
実施形態23は、各R1、R2、R3、及びR4が、独立して置換又は非置換アルキル又はアリール基であり、各Xが、エチレン性不飽和基、ヒドリド、又はエポキシ官能基から選択される官能基である、実施形態22に記載の物品である。
実施形態24は、各R1、R2、R3、及びR4が、独立して置換又は非置換アルキル又はアリール基であり、各XがR5基又は-OH基である、実施形態22に記載の物品である。
実施形態25は、ポリマー流体の重量平均分子量が、290,000グラム/モルより大きい、実施形態18~24のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態26は、ポリマー流体の重量平均分子量が、300,000グラム/モルより大きい、実施形態18~25のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態27は、抽出可能なポリマー流体の重量百分率が、ゲル接着剤組成物の30~60重量%を構成する、実施形態18~26のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態28は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、熱硬化、放射線硬化、縮合硬化、又はこれらの組み合わせによって調製されている、実施形態18~27のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態29は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、硬化方法の組み合わせによって調製されている、実施形態18~28のいずれかに1つに記載の物品である。
実施形態30は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、熱硬化と放射線硬化との組み合わせによって調製されている、実施形態29に記載の物品である。
実施形態31は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、縮合硬化と放射線硬化との組み合わせによって調製されている、実施形態29に記載の物品である。
実施形態32は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、非官能性シロキサンの電子線硬化によって調製されている、実施形態18~28のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態33は、非官能性シロキサン流体が、式1によって表される、実施形態32に記載の物品である
Figure 0007304884000009
(式中、R1、R2、R3、及びR4は、置換又は非置換アルキル又はアリール基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各XはR5基又は-OH基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)。
実施形態34は、非官能性シロキサン流体がシロキサン流体のブレンドを含む、実施形態32に記載の物品である。
実施形態35は、ゲル接着剤物品が、少なくとも10.0ニュートン/デシメートルのステンレス鋼に対する180°剥離接着力値を有する、実施形態18~34のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態36は、ゲル接着剤物品が、少なくとも15.0ニュートン/デシメートルのステンレス鋼に対する180°剥離接着力値を有する、実施形態18~35のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態37は、ゲル接着剤組成物が、100グラム/インチより大きい皮膚剥離接着力値を有する、実施形態18~36のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態38は、ゲル接着剤組成物が、150グラム/インチより大きい皮膚剥離接着力値を有する、実施形態18~37のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態39は、ゲル接着剤組成物が、200グラム/インチより大きい皮膚剥離接着力値を有する、実施形態18~38のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態40は、ゲル接着剤組成物が、1ミリリットルあたり10マイクログラム以下のBCA値を有する、実施形態18~39のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態41は、ゲル接着剤組成物が、1ミリリットルあたり8マイクログラム以下のBCA値を有する、実施形態18~40のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態42は、基材が、ポリマーフィルム、布地、不織布、発泡体、紙、メッシュ、接着剤、又は剥離ライナーを含む、実施形態18~41のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態43は、追加の基材を更に含む、実施形態18~42のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態44は、ゲル接着剤組成物の厚さが、10マイクロメートル~305マイクロメートル(0.5~12ミル)の厚さを有する、実施形態18~43のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態45は、ゲル接着剤組成物の厚さが、25マイクロメートル~152マイクロメートル(1~6ミル)の厚さを有する、実施形態18~44のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態46は、ゲル接着剤組成物の厚さが、25マイクロメートル~102マイクロメートル(1~4ミル)の厚さを有する、実施形態18~45のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態47は、基材の第1の主表面とゲル接着剤組成物との間にプライマー層を更に含む、実施形態18~46のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態48は、基材の第2の主表面が、剥離コーティング又は低接着性バックサイズコーティングを含む、実施形態18~47のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態49は、基材の第1の主表面の少なくとも一部上に配置されたゲル接着剤組成物が、貫通孔を有するゲル接着剤の層を含む、実施形態18~48のいずれか1つに記載の物品である。
物品の他の実施形態も開示される。実施形態50は、ゲル接着剤物品であって、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材と、基材の第1の主表面の少なくとも一部上に、25マイクロメートル~102マイクロメートルの厚さで配置されたゲル接着剤組成物と、を含み、ゲル接着剤組成物は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、ポリマー流体であって、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する、ポリマー流体と、少なくとも1つのシロキサン粘着付与樹脂と、を含み、ゲル接着剤物品は、少なくとも10.0ニュートン/デシメートルのステンレス鋼に対する180°剥離接着力値、及び100グラム/インチより大きい皮膚剥離接着力値を有する、ゲル接着剤物品を含む。
実施形態51は、ポリマー流体が、シロキサンポリマー流体を含む、実施形態50の物品である。
実施形態52は、抽出可能なポリマー流体が、ポリマーシロキサン流体の混合物を含み、ポリマーシロキサン流体のうちの少なくとも1つが、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有する、実施形態50に記載の物品である。
実施形態53は、シロキサンポリマー流体が、式1によって表される、実施形態51に記載の物品である
Figure 0007304884000010
(式中、R1、R2、R3,及びR4は、置換又は非置換アルキル基又はアリール基、及び官能基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各Xは官能基又は非官能基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)。
実施形態54は、各R1、R2、R3、及びR4が、独立して置換又は非置換アルキル又はアリール基であり、各Xが、エチレン性不飽和基、ヒドリド、又はエポキシ官能基から選択される官能基である、実施形態53に記載の物品である。
実施形態55は、各R1、R2、R3、及びR4が、独立して置換又は非置換アルキル又はアリール基であり、各XがR5基又は-OH基である、実施形態53に記載の物品である。
実施形態56は、抽出可能なポリマー流体の重量百分率が、ゲル接着剤組成物の30~60重量%を構成する、実施形態50~55のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態57は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、熱硬化、放射線硬化、縮合硬化、又はこれらの組み合わせによって調製されている、実施形態50~56のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態58は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、硬化方法の組み合わせによって調製されている、実施形態50~57のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態59は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、熱硬化と放射線硬化との組み合わせによって調製されている、実施形態58に記載の物品である。
実施形態60は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、縮合硬化と放射線硬化との組み合わせによって調製されている、実施形態58に記載の物品である。
実施形態61は、架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、非官能性シロキサンの電子線硬化によって調製されている、実施形態50~57のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態62は、非官能性シロキサン流体が、式1によって表される、実施形態61に記載の物品である
Figure 0007304884000011
(式中、R1、R2、R3、及びR4は、置換又は非置換アルキル又はアリール基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各XはR5基又は-OH基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)。
実施形態63は、非官能性シロキサン流体がシロキサン流体のブレンドを含む、実施形態61に記載の物品である。
実施形態64は、ゲル接着剤組成物が、1ミリリットルあたり10マイクログラム以下のBCA値を有する、実施形態50~63のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態65は、基材が、ポリマーフィルム、布地、不織布、発泡体、紙、メッシュ、接着剤、又は剥離ライナーを含む、実施形態50~64のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態66は、追加の基材を更に含む、実施形態50~65のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態67は、基材の第1の主表面とゲル接着剤組成物との間にプライマー層を更に含む、実施形態50~66のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態68は、基材の第2の主表面が、剥離コーティング又は低接着性バックサイズコーティングを含む、実施形態50~67のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態69は、基材の第1の主表面の少なくとも一部上に配置されたゲル接着剤組成物が、貫通孔を有するゲル接着剤の層を含む、実施形態50~68のいずれか1つに記載の物品である。
ゲル接着剤物品を調製する方法も開示される。実施形態70は、ゲル接着剤物品を調製する方法であって、第1の主表面及び第2の主表面を有する基材を準備することと、ゲル接着剤前駆体組成物を準備することであって、ゲル接着剤前駆体組成物は架橋すると、架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含むゲル接着剤組成物であって、ポリマー流体は抽出可能であり、抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する、ゲル接着剤組成物を含む、ことと、ゲル接着剤前駆体組成物を基材の第1の主表面の少なくとも一部上に配置することと、ゲル接着剤前駆体組成物を架橋することと、を含む、方法である。
実施形態71は、ゲル接着剤組成物がシロキサン粘着付与樹脂を更に含む、実施形態70に記載の方法である。
実施形態72は、ゲル接着剤前駆体組成物を準備することが、少なくとも1つの熱硬化性シロキサン、任意に、少なくとも1つの熱硬化性架橋剤、少なくとも1つの非反応性シロキサン流体、及び少なくとも1つの熱触媒、を含む反応混合物を調製することと、反応混合物を熱硬化させることと、を含む、実施形態70又は71に記載の方法である。
実施形態73は、架橋することが、熱硬化した反応混合物を電子線硬化させることを含む、実施形態72に記載の方法である。
実施形態74は、ゲル接着剤前駆体組成物が、少なくとも1つの非反応性シロキサン流体を含み、架橋することが電子線硬化させることを含む、実施形態70又は71に記載の方法である。
実施形態75は、基材が、ポリマーフィルム、布地、不織布、発泡体、紙、メッシュ、接着剤、又は剥離ライナーを含む、実施形態70~74のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態76は、基材の第1の主表面とゲル接着剤組成物との間にプライマー層を更に含む、実施形態70~75のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態77は、基材の第2の主表面が、剥離コーティング又は低接着性バックサイズコーティングを含む、実施形態70~76のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態78は、基材の第1の主表面の少なくとも一部上にゲル接着剤組成物を配置することが、貫通孔を有するゲル接着剤の層を形成することを含む、実施形態70~77のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態79は、ポリマー流体が、シロキサンポリマー流体を含む、実施形態70~78のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態80は、シロキサンポリマー流体がシロキサンポリマー流体のブレンドである、実施形態79に記載の方法である。
実施形態81は、シロキサンポリマー流体が、式1によって表される、実施形態79に記載の方法である
Figure 0007304884000012
(式中、R1、R2、R3,及びR4は、置換又は非置換アルキル基又はアリール基、及び官能基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各Xは官能基又は非官能基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)。
実施形態82は、各R1、R2、R3、及びR4が、独立して置換又は非置換アルキル又はアリール基であり、各Xが、エチレン性不飽和基、ヒドリド、又はエポキシ官能基から選択される官能基である、実施形態81に記載の方法である。
実施形態83は、各R1、R2、R3、及びR4が、独立して置換又は非置換アルキル又はアリール基であり、各XがR5基又は-OH基である、実施形態81に記載の方法である。
実施形態84は、ポリマー流体の重量平均分子量が、290,000グラム/モルより大きい、実施形態70~83のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態85は、ポリマー流体の重量平均分子量が、300,000グラム/モルより大きい、実施形態70~84のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態86は、抽出可能なポリマー流体の重量百分率が、ゲル接着剤組成物の30~60重量%を構成する、実施形態70~85のいずれか1つに記載の方法である。
これらの実施例は、単に例示目的のみのものであり、添付の特許請求の範囲を限定することを意味するものではない。本明細書の実施例及び他の箇所における全ての部、百分率、比などは、別途指示がない限り、重量に基づくものである。使用した溶剤及び他の試薬は、別段の規定がない限り、Sigma-Aldrich Chemical Company(Milwaukee、Wisconsin)より入手した。以下の略語を使用する:cm=センチメートル、mm=ミリメートル、g=グラム、kg=キログラム、lb=ポンド、sec=秒、min=分、pph=百分率、Mrad=メガラ。「重量%(weight%)」、「重量%(%by weight)」、及び「重量%(wt%)」という用語は区別なく使用される。
Figure 0007304884000013
Figure 0007304884000014
試験方法
粘着力
粘着力は、直径6mmのポリプロピレンシリンダープローブを装備したTA-XT Plus Texture Analyzer(Stable Micro Systems Ltd.、Surrey、UK)を使用して測定した。テープ試験片を、幅1.9センチメートル(0.75インチ)及び長さ10.2センチメートル(4インチ)にスリットし、直径10ミリメートルの穴が開けられた真ちゅう棒に積層して、プローブがテープの接着面に到達できるようにした。試験パラメータは、事前試験:0.5ミリメートル/秒、試験速度:1.0ミリメートル/秒、事前試験速度:10.0ミリメートル/秒、加えた力:100グラム、接触時間:5秒、トリガ力:1g、及び引き抜き距離:3ミリメートルであった。粘着力をグラム単位で測定した。
180°剥離接着強度
剥離接着強度を以下の方法で測定し、これは一般にASTM D 3330-90に記載の手順に従った。剥離接着強度は、ZwickモデルZ005引張試験機(Zwick USA、Kennesaw、GA)を使用して、72°F(22℃)及び相対湿度(RH)50%にて測定した。幅1インチ(2.54センチメートル)×長さ約5インチ(12.7センチメートル)のテープ試験片を、予め洗浄した平坦な剛性基材(ステンレス鋼(SS)、ポリプロピレン(PP)、又はポリ塩化ビニル(PVC)のいずれか)に適用した。溶剤(メチルエチルケトン又はヘプタンのいずれか)及び清潔なリントフリーティッシュで1回拭き取ることによって基材を洗浄した後、使用前に空気乾燥させた。SS基材は厚さ0.052インチ(1.31ミリメートル)であり、PP基材は厚さ0.188インチ(4.76ミリメートル)であり、PVC基材は厚さ0.0625インチ(1.59ミリメートル)であった。テープ試験片を基材に適用するために、機械式ローラマシン(一般に望ましい)、又は手動で4.5ポンド(約2キログラム)の硬質ゴムローラ(追加の力は不要)を約2インチ(50ミリメートル)/秒の速度で、又は120インチ/分に設定された機械式ロール機を使用して、基材表面との密接な接触を確保した。試験片を、準備直後に試験した(すなわち、「瞬間剥離」として報告される即時滞留時間)か、又は試験前に72°F(22℃)及び相対湿度50%で24時間平衡化(滞留)させた(「24時間剥離」として報告される)。テープ試験片の自由端を180°の角度で折り返し、ロードセル装置に取り付けた。基材を機器上の可動プラテンに取り付けた。剥離接着試験は、12インチ(30.48センチメートル)/分の一定速度で実施し、平均剥離接着力をオンス/インチで記録した。結果を使用して、ニュートン/デシメートル(N/dm)に変換された平均を得た。
静的剪断接着力
静的剪断接着力を以下の方法で測定し、これは一般にASTM D 3654-88に記載の手順に従った。2インチ(5.08センチメートル)×2インチ(5.08センチメートル)のステンレス鋼(SS)パネルを、溶剤(メチルエチルケトン又はヘプタンのいずれか)及び清潔なリントフリーティッシュで3回拭き取ることによって洗浄した。幅1インチ(2.54センチメートル)×長さ約2インチ(5.08センチメートル)に測定したテープ試験片を、洗浄したパネルの中央に置き、テープ試験片がパネルに長さ方向で1インチ(2.54センチメートル)重なり、テープ試験片の縁部がパネルの縁部と平行になるように片端に接着した。次に、テープ試験片を、4.5ポンド(約2キログラム)のゴムローラを使用して、各方向に1回ローラ押圧した。テープ試験片/試験パネルアセンブリを室温で24時間コンディショニングし、次いで室温でスタンドに吊るし、パネルを垂直から2度の角度で傾けて、剪断力を確保した。500グラムの重りを、テープ試験片の自由端から吊り下げた。テープ試験片がパネルから落下するまでの時間(分単位)を記録した。落下が10,000分経過しても生じない場合には試験を打ち切り、結果は「10,000+」として記録した。
ヒト皮膚上の180°剥離接着強度
12人の健康なヒト対象の背中を、石鹸及び水の希釈溶液(約1%懸濁液)で洗浄し、ぬるま湯ですすぎ、軟質ペーパータオルで穏やかに乾燥させた。所定の対象について、幅1インチ(2.54センチメートル)×長さ3インチ(7.62センチメートル)に測定したテープ試験片を被験者の背中に置いて、テープ試験片の長軸が対象の脊椎に対して垂直に向けられるようにした。テープ試験片の適用順序は、各対象において無作為化(すなわち、ローテーション配置)した。テープは、4.5ポンド(約2キログラム)のローラを使用して皮膚に固定し、テープを各方向に1回ずつ転がした。所定の滞留時間の後、テープ試験片を6インチ(15.2センチメートル)/分の一定速度でInstron剥離試験機(Instron、Norwood、MA)を使用して180°で除去し、結果をグラム/インチ(2.54cm)で記録した。テープ試験片を除去するために必要な平均剥離力は、12人の無作為化された対象に対する12回の試験(すなわち、対象ごとに1つの試験)に基づいて計算した。結果は、「皮膚剥離接着強度」として報告される。以下の滞留時間を使用した。
T0剥離接着力:最初の適用後5~15分以内にテープを除去した。
T0:1回目に皮膚に適用したときのテープのT0剥離接着力、
T0:再配置し、2回目に別の皮膚の位置に適用したときの同じテープのT0剥離接着力、
T0:再配置して、3回目に別の皮膚の位置に適用したときの同じテープのT0剥離接着力、
T24剥離接着力:最初の適用から24時間後にテープを除去した。
T48剥離接着力:最初の適用から48時間後にテープを除去した。
T72剥離接着力:最初の適用から72時間後にテープを除去した。
T96剥離接着力:最初の適用から96時間後にテープを除去した。
接着剤から抽出可能なPDMSの重量平均分子量(M)及び抽出可能なPDMS重量%(wt.%)
光散乱(LS)検出及び示差屈折率(dRI)検出を備えたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用して、テープ試験片からの接着剤(すなわち、PDMS及びシリケート樹脂)の未硬化成分及び硬化成分の絶対分子量平均又はスタンダードレス分子量平均を測定した。溶媒及び溶離液としてトルエンを使用した。分子量計算及び回収計算では、溶離液中の各成分の示差屈折率増分(dn/dc)が必要となる。トルエン中のPDMSのdn/dcは、文献から得られた(-0.095mL/g)。
PDMSの可溶性部分(抽出物%)は、溶解、ろ過、及びGPCカラムの通過時にその画分を定量化することによって測定した。クロマトグラフィー条件により、溶液中の流体力学的サイズに応じてPDMSとシリケート樹脂とを分離することができた。各成分のdRIクロマトグラムの面積は、その回収質量のdn/dc倍に比例する。したがって、PDMSの回収質量は、クロマトグラム中のそのdRIピークを積分することによって測定することができる。%抽出物は、式1によって定義される。
Figure 0007304884000015
(式中、wPDMS-rは、回収されたPDMSの重量であり、w接着剤-tは、総溶解及び総回収を想定した、既知のGPC注入体積で回収された接着剤の最大重量である。)例えば、濃度3μg/μLの溶液及び70μLの注入体積の場合、最大回収質量は(3μg/μL×70μL)=210μgである。
試料には接着剤だけでなくバッキングも含まれているため、接着剤のみと比較するために、%抽出可能値に正規化係数を適用する必要があった(正規化係数がない場合、接着剤プラスバッキングとの比較である)。バッキングはトルエンに溶解しなかった(すなわち、0%抽出可能)。接着剤層及びバッキング層の坪量は既知であった。典型的な坪量は、接着剤層では100g/m、バッキング層では70g/mであった。正規化係数は、(接着剤層の坪量+バッキング層の坪量)/(接着剤層の坪量)として定義した。典型的な坪量については、これは(100+70)/(70)=1.7であった。
Agilent Technologies(Santa Clara、California、United States of America)製の1260 Infinity GPC(アイソクラティックポンプ、デガッサー、カラムコンパートメント、及びオートサンプラーで構成されている)を使用し、1.0mL/分の流量で操作した。GPCカラムは、Jordi Labs,LLC(Mansfield、MA)製のJordi Gel DVB Mixed Bed(長さ250ミリメートル×内径10ミリメートル)であった。Wyatt Technology Corporation(Santa Barbara、CA)製のDAWN(登録商標)HELEOS(登録商標)II 18角度光散乱検出器及びOptilab(登録商標)T-rEX差動屈折率検出器を使用した。データを収集し、Wyatt Technology Corporation製のソフトウェアASTRA(登録商標)バージョン6を使用して分析した。カラムコンパートメント及びdRI検出器を40℃に設定した。
テープ試験片試料(すなわち、接着剤+バッキング)を、ガラスシンチレーションバイアルに秤量した。トルエン(EMD Millipore Corporation製のOmnisolv(登録商標)グレード)を各バイアルに加え、その重量を記録し、トルエン溶媒の蒸発を防止するためにバイアルに蓋をした。溶液は、試料50mg/トルエン1gを目標とした。報告されたトルエンの密度(0.8669g/mL)を、その体積を計算するために使用した。試料からの体積の寄与は、溶液の体積と比較して無視できると考えられたため、溶液の体積は、トルエンの体積に等しいと仮定した。VWR(Radnor,Pennsylvania,United States)製のAdvanced Digital Shaker上でバイアルを少なくとも16時間撹拌して、抽出/溶解ができるようにした。溶液を、0.45マイクロメートルのPTFEシリンジフィルターに通して濾過し、トルエン溶媒の蒸発を防止するためにオートサンプラーバイアルに入れてしっかりと圧着した。これらの溶液を、分析のためにGPCシステムのオートサンプラーに入れた。注入体積を70マイクロリットルに設定した。報告された結果、すなわち、接着剤から抽出可能なPDMSの重量平均分子量(1モル当たりグラム)及び抽出可能なシリコーンの重量パーセントは、1~2の測定値によるものである(2連で実行した試験結果を平均した)。
BCA試験
BCA(ビシンコニン酸)アッセイ試験を、ヒト皮膚における180°剥離接着強度試験から得られた臨床試料について行った。BCA試験により、臨床試料の接着剤によって皮膚から除去された皮膚タンパク質(ケラチン)の比色検出及び定量化が可能になる。臨床試料を、無菌ペトリ皿容器で接着剤側を上向きにしてBCA試験に送った。臨床試料除去及びBCA試験用の試料調製の全体にわたって、ラテックスフリーの手袋を着用した。BCA試験のために、15.0ミリリットルの溶出緩衝液(OmniPure製の滅菌濃縮PBSから調製したリン酸緩衝生理食塩水を含有し、更にMilli-Q UltraPure水で10倍に希釈した)、3mM エチレンジアミン四酢酸、0.1% Triton X-100)を、無菌ペトリ皿にピペットで移した。幅1インチ(2.54センチメートル)×長さ3インチ(7.62センチメートル)の各臨床試料をペトリ皿に移し、接着面側を下にして溶出緩衝液に曝した。次いで、試料を、オービタルシェーカー上の溶出緩衝液中で、室温で約18時間振盪させた。臨床試料溶液を滅菌ポリプロピレン管に移し、ボルテックスした。抽出溶液のアリコート150マイクロリットルを、96ウェルマイクロプレートにピペットで移した。各臨床試料溶液を、二連でアッセイした。BCAアッセイ較正標準を、前述の溶出緩衝液中で調製し、臨床試料溶液と同じ96ウェルマイクロプレート上にて3連で分析した。対照試料(皮膚に装着されていないテープ試験片)を準備し、臨床試料と同様に分析した。BCAアッセイは、Pierce BCAタンパク質アッセイ試薬(Pierce Micro-BCAキット試薬A、B、及びC、ThermoFisher Scientificから入手可能)を使用して、A/B/C=25/24/2(v/v/v)に調整した混合比で行った。150μLのBCA試薬混合物のアリコートを、マイクロプレート上の各試料ウェルにピペットで移した。マイクロプレートを被覆し、プレートリーダーで30秒間振盪させ、37℃で2.5時間インキュベートした。SPECTRAmax M2eプレートリーダーを使用して、562nmで吸光度を記録した。BCA試験結果(マイクロリットル当たりマイクログラム)を、各臨床試料の2連の測定値の平均として報告した。
商業用テープにおける抽出可能なPDMSの評価
接着剤から抽出可能なシリコーンの重量平均分子量、並びに抽出可能なシリコーンの重量パーセントを、一連の市販のテープ(商業用テープA~F)について先に記載した試験方法に従って決定した。結果を下の表1に示す。
Figure 0007304884000016
上記の表は、シリコーン接着剤を使用した市販の医療用テープ及びドレッシング材から抽出可能なシリコーンの重量平均分子量が204,000g/mol以下であったことを示している。
非市販のテープにおける抽出可能なPDMSの評価
接着剤から抽出可能なシリコーンの重量平均分子量、並びに抽出可能なシリコーンの重量パーセントを、米国特許第8,541,481号、国際特許出願公開第2016/191236号、及び国際特許出願公開第2016/191235号における選択されたeビーム架橋シリコーン接着剤の例について、先に記載した試験方法に従って決定した。結果を下の表2に示す。
Figure 0007304884000017
上記の表は、米国特許第8,541,481号、国際特許出願公開第2016/191236号、及び国際特許出願公開第2016/191235号、に開示されているシリコーン接着剤からの抽出可能なシリコーンの重量平均分子量が、255,000g/mol以下であったことを示す。
接着テープの調製
すべての実施例及び比較例について指示された接着剤以外の投入成分(例えば、PDMS及びMQ樹脂など)を、約204℃(400°F)の温度で溶媒を実質的に含まずに二軸押出機に供給し、93℃(200°F)でダイコーティングを使用して、100マイクロメートル(4ミル)の厚さでバッキング1上にホットメルトコーティングした。次いで、コーティングを、不活性化チャンバ(<50ppm酸素)内で、指定された線量で、加速電圧280~300keVのeビーム照射で架橋させて、粘着性の接着テープを形成した。次いで、コーティング及び硬化した接着テープを、剥離ライナー1に積層した。混合、コーティング、及びeビームプロセスは、米国特許第8,541,481、9,359,529号及び他の場所で更に詳述されている。
Figure 0007304884000018
上記の表は、抽出可能なシリコーンプロファイル(例えば、抽出可能なシリコーンの重量平均分子量及び抽出可能なシリコーンの量)に対するeビーム線量の影響を示し、ここで、投入接着剤成分及びそれらに関連する量は同じであった(すなわち、90重量%のAK1000K及び10重量%のMQ樹脂)。驚くべきことに、産出接着剤及びそれらのテープ特性(例えば、瞬間剥離値及び粘着力値)は、投入接着剤が同じであっても、eビーム線量によって影響を受けた(EX-1~Ex-3及びCE-15を参照)。
Figure 0007304884000019
上記の表は、市販テープAと比較して、ステンレス鋼とヒトの皮膚の両方に対する剥離接着力の増加を示す。
Figure 0007304884000020
上記の表は、EX-3のような本発明のシリコーン接着剤が、驚くべきことに皮膚に高い接着力を提供できると同時に、そのような接着剤を含むテープを皮膚から除去したときに皮膚タンパク質の剥離が非常に低いことを示している。この固有の接着特性の組み合わせは、シリコーン接着剤(商業用テープA)又はアクリレート接着剤(商業用テープG又はH)のいずれかを含有する市販の医療用テープと比較して顕著であった。
Figure 0007304884000021
上記の表は、抽出可能なシリコーンプロファイル(例えば、抽出可能なシリコーンの重量平均分子量及び抽出可能なシリコーンの量)に対する、eビーム線量及び重量%粘着付与剤の影響を示し(表6の20重量%対表3の10重量%)、ここで、投入接着剤成分及びそれらに関連する量は同じであった(すなわち、80重量%のAK1000K及び20重量%のMQ樹脂)。驚くべきことに、産出接着剤及びそれらのテープ特性(例えば、瞬間剥離値及び粘着力値)は、eビーム線量によって影響を受け、CE-18及びCE-19は、投入接着剤が同じであっても、低いeビーム線量を受けたEX-6と比較して、剥離接着力及び粘着力の低下を示した。
Figure 0007304884000022
上記の表は、抽出可能なシリコーンプロファイル(例えば、抽出可能なシリコーンの重量平均分子量及び抽出可能なシリコーンの量)に対する、eビーム線量及び重量%粘着付与剤の影響を示し(表7の30重量%対表6の20重量%)、ここで、投入接着剤成分及びそれらに関連する量は同じであった(すなわち、70重量%のAK1000K及び30重量%のMQ樹脂)。驚くべきことに、産出接着剤及びそれらのテープ特性(例えば、瞬間剥離値及び粘着力値)は、eビーム線量によって影響を受け、CE-20及びCE-21は、投入接着剤が同じであっても、低いeビーム線量を受けたEX-10と比較して、剥離接着力及び粘着力の低下を示した。
Figure 0007304884000023
上記の表は、抽出可能なシリコーンプロファイル(例えば、抽出可能なシリコーンの重量平均分子量及び抽出可能なシリコーンの量)に対する、eビーム線量及びPDMSのブレンド(例えば、表8の70重量%のAK1000K及び10重量%のAK60K対表6の80重量%のAK1000K)の影響を示し、ここで、投入接着剤成分及びそれらに関連する量は同じであった(すなわち、70重量%のAK1000K、10重量%のAK60K、及び20重量%のMQ樹脂)。驚くべきことに、産出接着剤及びそれらのテープ特性(例えば、瞬間剥離値及び粘着力値)は、eビーム線量によって影響を受け、CE-22及びCE-23は、投入接着剤が同じであっても、低いeビーム線量を受けたE-11又はEX-12のいずれかと比較して、剥離接着力及び粘着力の低下を示した。
Figure 0007304884000024
上記の表は、抽出可能なシリコーンプロファイル(例えば、抽出可能なシリコーンの重量平均分子量及び抽出可能なシリコーンの量)に対するeビーム線量及びPDMSのブレンドの影響を示し、ここで、投入成分及びそれらに関連する量は同じであり(すなわち、25重量%のAK1000K、25重量%のAK60K、及び50重量%のMQ樹脂)、更には、PDMS投入材料のブレンドを使用してもよい。
Figure 0007304884000025
上記の表は、抽出可能なシリコーンプロファイル(例えば、抽出可能なシリコーンの重量平均分子量及び抽出可能なシリコーンの量)に対する、eビーム線量及び投入シリコーンポリマーの影響を示し(表10のELポリマーNA対表3のAK1000K)、ここで、投入接着剤成分及びそれらに関連する量は同じであった(すなわち、90重量%のELポリマーNA及び10重量%のMQ樹脂)。驚くべきことに、産出接着剤及びそれらのテープ特性(例えば、瞬間剥離値及び粘着力値)は、eビーム線量によって影響を受け、CE-24及びCE-25は、投入接着剤が同じであっても、低いeビーム線量を受けたEX-16と比較して、剥離接着力及び粘着力の低下を示した。表10のCE-25は、eビーム線量が同じ(つまり、2.0mrad)であり、ELポリマーNA(10McSt)はAK1000K(1000KcSt)よりはるかに高い粘度を有していても、表3のEX-3と比較して、Mwが低く、抽出可能なシリコーンの重量%が低く、瞬間剥離が低く、粘着力が低いことを示したことも驚くべきことである。
Figure 0007304884000026
上記の表は、抽出可能なシリコーンプロファイル(例えば、抽出可能なシリコーンの重量平均分子量及び抽出可能なシリコーンの量)に対する、eビーム線量及び投入シリコーンポリマーの影響を示し(表11のELポリマーNA対表6のAK1000K)、ここで、投入接着剤成分及びそれらに関連する量は同じであった(すなわち、80重量%のELポリマーNA及び20重量%のMQ樹脂)。驚くべきことに、産出接着剤及びそれらのテープ特性(例えば、瞬間剥離値及び粘着力値)は、eビーム線量によって影響を受け、CE-27及びCE-28は、投入接着剤が同じであっても、低いeビーム線量を受けたEX-17と比較して、剥離接着力及び粘着力の低下を示した。表11のCE-27は、eビーム線量が同じ(つまり、2.0mrad)であり、ELポリマーNA(10McSt)はAK1000K(1000KcSt)よりはるかに高い粘度を有していても、表6のEX-6と比較して、Mwが低く、抽出可能なシリコーンの重量%が低く、瞬間剥離が低く、粘着力が低いことを示したことも驚くべきことである。
Figure 0007304884000027
上記の表は、抽出可能なシリコーンプロファイル(例えば、抽出可能なシリコーンの重量平均分子量及び抽出可能なシリコーンの量)に対するeビーム線量、投入シリコーンポリマー及びPDMSのブレンドの影響を示し、ここで、投入接着剤成分及びそれらに関連する量は同じであり(すなわち、40重量%のELポリマーNA、40重量%のAK60K、及び20重量%のMQ樹脂)、更に、PDMS投入材料のブレンドを使用してもよい。驚くべきことに、産出接着剤及びそれらのテープ特性(例えば、瞬間剥離値及び粘着力値)は、eビーム線量によって影響を受け、CE-29及びCE-30は、投入接着剤が同じであっても、低いeビーム線量を受けたE-18又はEX-19のいずれかと比較して、剥離接着力及び粘着力の低下を示した。表12のEX-19は、eビーム線量(つまり、1.0mrad)及び粘着付与剤の重量%(つまり20重量%)が同じであり、ELポリマーNA(10McSt)はAK1000K(1000KcSt)よりはるかに高い粘度を有していても、表11のCE-26と比較して、Mwが高く、抽出可能なシリコーンの重量%が高く、瞬間剥離が高く、粘着力が高いことを示したことも驚くべきことである。
Figure 0007304884000028
上記の表は、抽出可能なシリコーンプロファイル(例えば、抽出可能なシリコーンの重量平均分子量及び抽出可能なシリコーンの量)に対するeビーム線量の影響を示し、ここで、投入接着剤成分及びそれらに関連する量は同じであった(すなわち、70重量%のELポリマーNA及び30重量%のMQ樹脂)。驚くべきことに、産出接着剤及びそれらのテープ特性(例えば、瞬間剥離値及び粘着力値)は、eビーム線量によって影響を受け、CE-31、CE-32及びCE-33は、投入接着剤が同じであっても、低いeビーム線量を受けたEX-21と比較して、剥離接着力及び粘着力の低下を示した。
Figure 0007304884000029
上記の表は、抽出可能なシリコーンプロファイル(例えば、抽出可能なシリコーンの重量平均分子量及び抽出可能なシリコーンの量)に対するeビーム線量の影響を示し、ここで、投入接着剤成分及びそれらに関連する量は同じであった(すなわち、70重量%のDMS-T72及び30重量%のMQ樹脂)。驚くべきことに、産出接着剤及びそれらのテープ特性(例えば、瞬間剥離値及び粘着力値)は、eビーム線量によって影響を受け、CE-35及びCE-36は、投入接着剤が同じであっても、低いeビーム線量を受けたEX-21と比較して、剥離接着力及び粘着力の低下を示した。
Figure 0007304884000030
上記の表は、抽出可能なシリコーンプロファイル(例えば、抽出可能なシリコーンの重量平均分子量及び抽出可能なシリコーンの量)に対するeビーム線量及びPDMSのブレンドの影響を示し、ここで、投入成分及びそれらに関連する量は同じであり(すなわち、35重量%のDMS-T72、35重量%のAK60K及び30重量%のMQ樹脂)、更に、PDMS投入材料のブレンドを使用してもよい。驚くべきことに、産出接着剤及びそれらのテープ特性(例えば、瞬間剥離値及び粘着力値)は、eビーム線量によって影響を受け、CE-37及びCE-38は、投入接着剤が同じであっても、低いeビーム線量を受けたEX-23又はEX-24のいずれかと比較して、剥離接着力及び粘着力の低下を示した。表15のEX-23(AK60KとのDMS-T72のブレンド)は、eビーム線量(つまり、2.0mrad)及び粘着付与剤の重量%(つまり30重量%)が同じであっても、表14のCE-35(DMS-T72単独)と比較して、より高い接着力及びより高い粘着力を示したことも驚くべきことである。
Figure 0007304884000031
上記の表は、驚くべきことに、抽出可能なシリコーンのMwが>275,000g/mol及び抽出可能なシリコーンの重量%が>26%である場合、皮膚剥離接着力を含む高い接着力を得る場合があり、一方、商業用テープAを含む比較例は、抽出可能なシリコーンのMwが<275,000g/molである場合、剥離接着力の大幅な低下を示したことを示している。
Figure 0007304884000032
上記の表は、驚くべきことに、本発明のシリコーン接着テープは、シリコーン接着剤を使用した市販のテープ(すなわち、商業用テープA)と比較して、剥離接着力、剪断接着力、及び皮膚接着力が改善されているが、テープを除去したときに皮膚タンパク質の剥離のレベルが低く同等であることを示している。アクリレート接着剤を使用した市販のテープ(すなわち、商業用テープI)と比較して、本発明のシリコーン接着テープは、皮膚タンパク質の剥離のレベルが劇的に低いが、剥離接着力、剪断接着力がより高く、抽出可能なシリコーンのMwは>275,000g/molであり、かつ抽出可能なシリコーンの重量%は>26%である。
Figure 0007304884000033
Figure 0007304884000034
上記の表は、PDMS投入材料を1つしか使用しなかったCE-41と比較して、PDMS投入材料の様々なブレンドを使用すると、異なる基材上で驚くほど改善された剥離性能が達成され得ることを示している。
Figure 0007304884000035
上記の表は、PDMS投入材料の様々なブレンドを使用すると、異なる基材上で驚くほど改善された剥離性能が達成される場合があることを示している。
Figure 0007304884000036
上記の表は、PDMSブレンドを使用しないものと比較して(例えば、EX-58対CE-26)、PDMS投入材料の様々なブレンドを使用すると、異なる基材上で驚くほど改善された剥離性能が達成される場合があることを示している。
Figure 0007304884000037
上記の表は、PDMSブレンドを使用しないものと比較して、PDMS投入材料の様々なブレンドを使用すると、異なる基材上で驚くほど改善された剥離性能が達成される場合があることを示している。
Figure 0007304884000038
上記の表は、PDMSブレンドを使用しないものと比較して(例えば、EX-60対CE-32)、PDMS投入材料の様々なブレンドを使用すると、異なる基材上で驚くほど改善された剥離性能が達成される場合があることを示している。
Figure 0007304884000039
上記の表は、PDMSブレンドを使用しないものと比較して(例えば、EX-62対CE-45及びEX-63対CE-46)、PDMS投入材料の様々なブレンドを使用すると、異なる基材上で驚くほど改善された剥離性能が達成される場合があることを示している。
Figure 0007304884000040
上記の表は、PDMSブレンドを使用しないものと比較して(例えば、EX-65対CE-49)、PDMS投入材料の様々なブレンドを使用すると、異なる基材上で驚くほど改善された剥離性能が達成される場合があることを示している。
Figure 0007304884000041
上記の表は、PDMSブレンドを使用しないものと比較して(例えば、EX-23対CE-35)、PDMS投入材料の様々なブレンドを使用すると、異なる基材上で驚くほど改善された剥離性能が達成される場合があることを示している。
接着テープの調製(二重硬化)
二重硬化接着テープ(すなわち、eビーム及び付加硬化の両方によって硬化されたもの)については、以下の一般的な手順を用いた。80部のAK1000K、20部のMQ樹脂、2~4部のEX100成分A、及びEX100成分B(EX100成分Aの量に基づいて1重量%)を、高速ミキサーを用いて混合した。混合した成分を、100マイクロメートル(4ミル)のギャップでナイフコータを使用して、バッキング1上にコーティングした。コーティングされたバッキングを、70℃の温度に加熱したオーブン内に30分間入れて、部分的に硬化したテープを得た。次いで、部分的に硬化したコーティングを、不活性化チャンバ内で、指示された線量で、加速電圧300keVのeビーム照射で架橋させて、(前述のように)粘着性の接着テープを形成した。次いで、コーティング及び硬化した接着テープを、剥離ライナー1に積層した。
Figure 0007304884000042
上記の表は、様々な二重硬化配合物を用いると、異なる基材上で驚くほど改善された剥離性能が達成され得ることを示している。
実施例72
DMS-V52(68重量%)、HMS-993(2重量%)、MQ樹脂(30重量%)及びPt触媒(50ppm)を、十分なトルエン中に溶解させて、固形分25重量%の溶液を得た。この溶液を、ナイフコータを用いてバッキング1上にコーティングした。トルエンを除去し、乾燥オーブン内にコーティングを入れ、70℃で15分間維持することによって、接着剤を硬化させた。接着剤の乾燥厚さは100マイクロメートル(4ミル)であった。試料を剥離ライナー1で積層した。
Figure 0007304884000043
実施例73
OHX-4070(80重量%)、MQ樹脂(20重量%)、及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(OHX-4070の量に基づいて0.03重量%)を、約204℃(400°F)の温度で二軸スクリュー押出機に供給し、従来のコーティング技術を使用して、93℃(200°F)でバッキング1上に厚さ100マイクロメートル(4ミル)でダイコーティングした。
Figure 0007304884000044
過酸化物硬化シリコーン接着テープの調製
シリコーンエラストマー、MQ樹脂粘着付与剤、及び過酸化物硬化剤(Aldrich ChemicalsからLUPEROX A75として市販されている過酸化ベンゾイル)を含むシリコーン接着剤成分を、50%の固形分でトルエン中に混合し、表31に示す量に従ってローラ上に一晩置いた。表31において、pphは、硬化性成分及びMQ樹脂100重量部当たりの重量部を指す(すなわち、1.5pphの過酸化物は、1.5pphが、硬化性成分及びMQ樹脂100重量部当たり1.5重量部であることを指す)。混合溶液を、8ミル(203マイクロメートル)のギャップでナイフコータによりバッキング2上にコーティングした。コーティングされたフィルムを70℃で30分間乾燥させ、続いて160℃で30分間硬化させた。得られた試料を、抽出可能なシリコーンのM、接着剤からのシリコーンの重量%、及びSS(ステンレス鋼)上の瞬間剥離接着力について更に試験した。データを表31に記録する。
Figure 0007304884000045

Claims (9)

  1. 架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、
    275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含むゲル接着剤組成物であって、
    前記ポリマー流体は、式1:
    Figure 0007304884000046
    (式中、R1、R2、R3,及びR4は、置換又は非置換アルキル又はアリール基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各XはR5基又は-OH基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)
    によって表される非官能性シロキサン流体であり、
    前記ポリマー流体は抽出可能であり、前記抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、前記ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する、ゲル接着剤組成物。
  2. シロキサン粘着付与樹脂を更に含む、請求項1に記載のゲル接着剤組成物。
  3. 前記ポリマー流体の重量平均分子量が、300,000グラム/モルより大きい、請求項1に記載のゲル接着剤組成物。
  4. 前記抽出可能なポリマー流体の重量百分率が、前記ゲル接着剤組成物の30~60重量%を構成する、請求項1に記載のゲル接着剤組成物。
  5. 前記架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、熱硬化、放射線硬化、縮合硬化、又はこれらの組み合わせによって調製されている、請求項1に記載のゲル接着剤組成物。
  6. 前記架橋ポリマーシロキサンマトリックスが、非官能性シロキサンの電子線硬化によって調製されている、請求項に記載のゲル接着剤組成物。
  7. 第1の主表面及び第2の主表面を有する基材と、
    前記基材の前記第1の主表面の少なくとも一部上に配置されたゲル接着剤組成物と、を含み、前記ゲル接着剤組成物は、
    架橋ポリマーシロキサンマトリックスと、
    275,000グラム/モルより大きい重量平均分子量を有するポリマー流体と、を含み、
    前記ポリマー流体は、式1:
    Figure 0007304884000047
    (式中、R1、R2、R3,及びR4は、置換又は非置換アルキル又はアリール基からなる群から独立して選択され、各R5はアルキル基であり、各XはR5基又は-OH基であり、n及びmは整数であり、m又はnのうちの少なくとも1つは0ではない)
    によって表される非官能性シロキサン流体であり、
    前記ポリマー流体は抽出可能であり、前記抽出可能なポリマー流体の重量百分率は、前記ゲル接着剤組成物の26~80重量%を構成する、ゲル接着剤物品。
  8. 前記ゲル接着剤物品が、少なくとも10.0ニュートン/デシメートルのステンレス鋼に対する180°剥離接着力値を有する、請求項に記載のゲル接着剤物品。
  9. 前記基材が、ポリマーフィルム、布地、不織布、発泡体、紙、メッシュ、接着剤、又は剥離ライナーを含む、請求項に記載のゲル接着剤物品。
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